DE10334972A1

DE10334972A1 - Grinding process to prepare a suspension from recycled paper and deciduous wood fibres with profiled grinding discs

Info

Publication number: DE10334972A1
Application number: DE2003134972
Authority: DE
Inventors: Michael Kramer; Oliver Lüdtke
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-03-03

Abstract

In a process to recover waste paper for re-use and enhance its dynamic strength, the water-suspended recovered fibres are surrendered to the gap between two parallel grinding discs (1) which turn relative to each other. Each grinding wheel has an array of roughly radial grooves with peaks and troughs. The peak width of each profile (a) is 1.3 mm and the width (b) of the trough is 2 mm. The ridges on each grinding disc intersect each other at an angle of 30 to 40 degrees. The suspension incorporates 50 per cent short cellular fibres deciduous wood e.g. eucalyptus or acacia.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1.

Seit langem ist bekannt, dass Zellstofffasern, sei es nun Frischzellstoff oder Altpapier, gemahlen werden, damit das später daraus hergestellte Papier die gewünschten Eigenschaften, insbesondere Festigkeiten, Formation und Oberfläche, aufweist. Auch wenn sich die Faserlänge nicht ändert, spricht man vom Mahlen. Mahlverfahren der hier betrachteten Art benutzen Mahlflächen, die mit als Messer bezeichneten Leisten versehen sind. Die entsprechenden Maschinen werden zumeist Messerrefiner genannt.since It has long been known that pulp fibers, be they fresh pulp, are now or waste paper, are ground, so that the later produced paper from the desired Properties, in particular strengths, formation and surface, has. Even if the fiber length does not change one speaks of the grinding. Use grinding method of the kind considered here grinding surfaces, which are provided with strips designated as knives. The corresponding Machines are usually called knife refiner.

Die Wirkung der Fasermahlung lässt sich durch Ändern der Mahlparameter, z.B. der übertragenen spezifischen Mahlenergie oder der Messerform, in einem weiten Bereich steuern. Dabei kann man die Wirkung der Mahlung in eine innere und äußere Fibrillierung der Fasern einteilen. Üblicherweise finden bei der industriellen Mahlung beide Effekte in nicht näher vorhersagbarem Anteil statt.The Effect of fiber milling leaves by changing the grinding parameters, e.g. the transmitted specific grinding energy or knife shape, in a wide range Taxes. Here you can see the effect of grinding in an inner and outer fibrillation of the fibers. Usually find in industrial milling both effects in unspecified predictable Share held.

Beispielhaft für den Effekt der äußeren Fibrillierung ist die Erzeugung von Feinstoff, für den Effekt der inneren Fibrillierung die Flexibilisierung der Fasern ohne nennenswerte Kürzung. Die durch Fasermahlung erreichbaren Festigkeitswerte können unterschieden werden nach dynamischer oder statischer Festigkeit. Als eine typische dynamische Festigkeit ist der Durchreißwiderstand (Elmendorf) anzusehen. Mit ihm wird die Kraft ermittelt, die zum Durchreißen einer Papierprobe erforderlich ist. Eine oft ermittelte statische Festigkeit ist die Reißlänge.exemplary for the Effect of external fibrillation is the production of fines, for the effect of internal fibrillation the flexibilization of the fibers without significant reduction. The Fiber properties achievable by fiber grinding can be differentiated become dynamic or static strength. As a typical dynamic strength is the breakdown resistance (Elmendorf) to look at. It is used to determine the force required to rip one Paper sample is required. An often determined static strength is the breaking length.

Werden Zellstofffasern gemahlen, so steigt ihr Entwässerungswiderstand mit zunehmender Ausmahlung. Ein übliches Maß für den Entwässerungswiderstand ist der Mahlgrad nach Schopper-Riegler. Zwar wirkt sich die Erhöhung des Mahlgrades bei der Blattbildung auf der Papiermaschine ungünstig aus, wird aber hingenommen, da die bereits genannten Qualitätsmerkmale des Zellstoffes eine überragende Rolle für dessen Einsetzbarkeit spielen. Die Festigkeiten, die das aus den gemahlenen Fasern gebildete Blatt aufweist, werden nach speziellen Kriterien angegeben, da die Anforderungen unterschiedlich sind.Become Pulp fibers are ground, so their drainage resistance increases with increasing Ausmahlung. A common one Measure of the drainage resistance is the degree of grinding according to Schopper-Riegler. Though the increase affects the degree of grinding in the sheet formation on the paper machine unfavorable from, is but accepted, as the already mentioned quality features of the pulp a paramount role for its Play usability. The strengths that made the ground Fibers formed sheet are specified according to specific criteria, because the requirements are different.

Die Abstimmung von Rohstoffauswahl und Mahlverfahren auf die an den fertigen Papierfaserstoff gestellten Anforderungen ist ein sehr komplexer Vorgang, bei dem die Kosten und Festigkeitspotentiale verschiedener Rohstoffe, die aufzubringende Mahlenergie und sonstige Betriebsparameter eine wesentliche Rolle spielen. Grundsätzlich geht das Bemühen dahin, mit möglichst kostengünstigen Rohstoffen und möglichst kostengünstigen Verfahren ein Papier herzustellen, das den Anforderungen des Anwenders, also des Papierverbrauchers oder – verarbeiters, genügt. Insbesondere wenn es um die Optimierung dynamischer Festigkeiten geht, spielen die Rohstoffkosten eine bedeutende Rolle, da sich dynamische Festigkeiten in der Regel am besten mit langfaserigem hochwertigen Zellstoff steigern lassen. Da Kurzfaserzellstoffe und aus Altpapier gewonnene Faserstoffe beträchtlich billiger zu erwerben sind, wäre es ein Vorteil, die Aufbereitungsverfahren so zu gestalten, dass sich auch mit diesen Rohstoffen ein Papier mit ausreichenden dynamischen Festigkeiten erzeugen lässt.The Matching of raw material selection and grinding process on the at the finished paper furnish requirements is a very complex process in which the costs and strength potentials various raw materials, the applied grinding energy and others Operating parameters play a significant role. Basically it works the effort there, with as possible inexpensive Raw materials and possible inexpensive Method of producing a paper that meets the requirements of the user, So the paper consumer or - processor, is enough. Especially When it comes to optimizing dynamic strengths, play The raw material costs play a significant role, since dynamic strengths usually best with long fiber high quality pulp let increase. As short fiber pulps and recovered from recovered paper Fibrous materials considerably It would be cheaper to buy an advantage to shape the treatment process so that even with these raw materials a paper with sufficient dynamic Create strength.

Ein weiteres Problem ist die bereits angesprochene Erhöhung des Mahlgrades, die bei verstärkter Mahlung zum Problem werden kann.One Another problem is the already mentioned increase of the Grinding degree, the reinforced Grinding can be a problem.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Faserstoffbehandlung zu schaffen, mit dem es möglich ist, auch bei hohem Anteil von kurzfaserigen Zellstoff- oder Papierfasern, die dynamischen Festigkeiten des daraus hergestellten Papiers wirksam zu erhöhen. Die dabei auftretende Zunahme des Entwässerungswiderstandes soll geringer sein als bei bekannten Mahlverfahren.Of the The invention is therefore based on the object, a method for pulp treatment to create, with which it is possible even if the proportion of short fiber pulp or paper fibers is high, the dynamic strengths of the paper produced therefrom to increase. The occurring increase in drainage resistance should be lower be as in known grinding processes.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.These The object is achieved by the features mentioned in claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet eine gezielte Beeinflussung der Fibrillierung statt derart, dass der Anteil der inneren Fibrillierung und damit die dynamische Festigkeit steigt. Es erfolgt also eine Abwandlung der Mahlung in Richtung innere Fibrillierung. Diese innere Fibrillierung wird gezielt gefördert, wenn eine bestimmte Messerbreite unterschritten wird (z.B. Messerbreite < 2 mm).at the method according to the invention finds a specific influence on the fibrillation instead of that the proportion of internal fibrillation and thus the dynamic Strength increases. There is thus a modification of the grinding in Towards internal fibrillation. This inner fibrillation is specifically promoted, if falls below a certain blade width (for example blade width <2 mm).

Bekanntlich werden bisher Mahigarnituren dann mit schmalen Messern versehen, wenn die Anzahl der Messer hoch sein soll. Dadurch lässt sich ohne Vergrößerung der Mahlmaschine die sekundliche Kantenlänge (km/s) beträchtlich erhöhen, was zu einer Senkung der spezifischen Kantenbelastung genutzt werden kann. Die spezifische Kantenbelastung wird berechnet aus der Mahlleitung des Refiners dividiert durch die gesamte Länge aller sich in einer bestimmten Zeiteinheit (z.B. pro Sekunde) begegnenden Messerkanten. Ihre Einheit ist z.B. J/m (= 1000 Ws/km).generally known mahogany dowries are then provided with narrow knives, when the number of knives should be high. This can be done without Magnification of the Grinder the secondary edge length (km / s) considerably increase, which can be used to lower the specific edge load can. The specific edge load is calculated from the grinding line of the refiner divided by the total length of all in a given one Time unit (e.g., per second) of knife edges encountered. Your unit is e.g. J / m (= 1000 Ws / km).

Durch die genannten Maßnahmen, insbesondere die Verwendung von extrem schmalen Messern, ist es möglich, die dynamischen Festigkeiten des später aus der Papierfasersuspension gebildeten Blattes deutlich anzuheben. Dadurch kann z.B. die bisher in vielen Anwendungen übliche Aufbesserung der Papierfasersuspension durch Zugabe von relativ teurem Langfaserzellstoff vermieden werden. Dabei geht es nicht nur um Kosten, sondern auch um die Papierqualität, da sich mit Kurzfaserzellstoff eine bessere Formation und geringere Oberflächenrauhigkeit erreichen lässt.By the measures mentioned, in particular the use of extremely narrow knives, it is possible to form the dynamic strengths of the later from the paper fiber suspension significantly raise the leaf. As a result, it is possible, for example, to avoid the usual improvement of the paper fiber suspension in many applications by adding relatively expensive long fiber pulp. It's not just about costs, it's also about paper quality, as short fiber pulp can achieve better formation and lower surface roughness.

Es hat sich auch gezeigt, dass im Vergleich zu anderen Mahlverfahren die bei Erreichen eines geforderten Wertes für die dynamischen Festigkeiten eingetretene Mahlgraderhöhung geringer ist. Die erfindungsgemäße Mahlung ist auf die Steigerung der dynamischen Festigkeitswerte gerichtet und lässt statische Festigkeitswerte, wie z.B. Reißlänge signifikant schwächer ansteigen. Das neu entwickelte Mahlverfahren erlaubt es, abhängig von den Anforderungen an die Festigkeiten oder an die Entwässerungsleistung eine Faserbehandlung auf etwa gleiche dynamische Festigkeit bei deutlich reduziertem Mahlgrad zu realisieren. Die andere Möglichkeit ist eine Faserbehandlung auf etwa gleiche statische Festigkeiten und ähnlichen Mahlgrad bei deutlich höheren dynamischen Festigkeiten.It has also been shown that compared to other grinding processes the occurred on reaching a required value for the dynamic strength SR freeness is lower. The grinding according to the invention is aimed at increasing the dynamic strength values and leaves static Strength values, such as Tear length significant weaker increase. The newly developed milling process allows, depending on the requirements of the strengths or the drainage performance a fiber treatment to about the same dynamic strength at to realize a significantly reduced degree of grinding. The other possibility is a fiber treatment to about the same static strengths and similar Grinding degree at much higher dynamic strengths.

Ein Beispiel zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wie folgt:
Ein aus Akazienpflanzen hergestellter Zellstoff (Acacia) wird mit einer Messergarnitur gemahlen, deren Leisten (Messer) eine Breite von 1,3 mm und die dazwischen liegenden Nute von 2 mm aufweisen und deren Schnittwinkel 43° beträgt. Die Mahlung wird so durchgeführt, dass eine spezifische Kantenbelastung von 0,7 J/m vorliegt. Ausgehend von einem Mahlgrad von 18° SR wird bis auf 32° SR aufgemahlen. Der nach Elmendorf gemessene Weiterreißwiderstand steigt dabei von 2,2 mN m²/g auf 7,3 mN m²/g. Wird derselbe Zellstoff mit derselben Kantenbelastung von 0,7 J/m mit breiteren Messern aufgemahlen, kann bis zum selben Mahlgrad von 32° SR der Weiterreißwiderstand lediglich auf 6,3 mN m²/g angehoben werden. Dabei wird eine Garnitur verwendet, deren Mahlleisten 2 mm und Nuten 3 mm breit sind mit etwa dem gleichen Schnittwinkel.An example of the application of the method according to the invention is as follows:
A pulp (acacia) produced from acacia plants is ground with a knife assembly whose strips (knives) have a width of 1.3 mm and the intervening groove of 2 mm and whose cutting angle is 43 °. The grinding is carried out so that a specific edge load of 0.7 J / m is present. Starting with a freeness of 18 ° SR, ground to 32 ° SR. The tear propagation resistance measured according to Elmendorf increases from 2.2 mN m ² / g to 7.3 mN m ² / g. If the same pulp with the same edge load of 0.7 J / m is ground with wider knives, the tear propagation resistance can only be raised to 6.3 mN m ² / g up to the same freeness of 32 ° SR. In this case, a set is used, the Mahlleisten 2 mm and grooves are 3 mm wide with approximately the same cutting angle.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The The invention and its advantages are explained with reference to drawings. Showing:

1 ein Beispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Mahlgarnitur, perspektivisch gezeichnet; 1 an example of a suitable for performing the method according to the invention Mahlgarnitur drawn in perspective;

2 schematisch: Zwei Mahlgarnituren in Arbeitsstellung. 2 schematic: Two grinding sets in working position.

Der in 1 gezeigte Teil einer erfindungsgemäß verwendbaren Mahlgarnitur 1 zeigt, dass eine solche Garnitur aus Leisten 3 aufgebaut ist. Zwischen diesen Leisten, deren Breite a zur Durchführung des Verfahrens kleiner als 2 mm ist, bilden sich Nuten 4. Diese Nuten dienen u.a. zum Transport der durch die Mahlgarnitur 1 bearbeiteten Faserstoffsuspension. Ihre Breite b ist mit Vorteil 2 bis 3 mm breit, wobei die Anforderung an einen verstopfungsfreien Betrieb der Garnitur erfüllt sein muss. Werden Mahlgarnituren in Scheibenrefinern eingesetzt, sind sie ringförmig aufgebaut, können z.B. aus verschiedenen Segmenten zusammengesetzt sein. 2 zeigt in Aufsicht einen Teil einer Mahlgarnitur 1, die mit schrägen – nur teilweise gezeichneten – Messern versehen ist, was bedeutet, dass die Leisten 3 gegenüber dem Radius einen von Null abweichenden Winkel aufweisen. In 2 ist von der mit der Mahlgarnitur 1 zusammenwirkenden Mahlgarnitur 2 nur ein Teil der Leisten 3' gestrichelt angedeutet. Man erkennt, dass sich die Messer beim Betrieb der Mahlgarnitur in einem Schnittwinkel α begegnen, der bei Durchführung des Verfahrens mit Vorteil größer als 30° ist.The in 1 shown part of a mill set according to the invention 1 shows that such a set of strips 3 is constructed. Grooves are formed between these strips whose width a for carrying out the method is less than 2 mm 4 , These grooves are used, among other things, for transporting through the grinding set 1 processed pulp suspension. Their width b is advantageously 2 to 3 mm wide, whereby the requirement for a blockage-free operation of the clothing must be fulfilled. If Mahlgarnituren used in Scheibenrefinern, they are ring-shaped, for example, can be composed of different segments. 2 shows in supervision a part of a grinding set 1 , which is provided with oblique - only partially drawn - knives, which means that the strips 3 relative to the radius have a non-zero angle. In 2 is of the one with the Mahlgarnitur 1 co-operating grinding set 2 only a part of the strips 3 ' indicated by dashed lines. It can be seen that the knives encounter during operation of the grinding set in an angle of intersection α, which is advantageously greater than 30 ° when carrying out the method.

Claims

Process for increasing the dynamic strength of a paper produced at least in part from short fiber pulp or waste paper fibers, in which these fibers are mixed in an aqueous suspension between strips ( 3 . 3 ' ) provided grinding sets ( 1 . 2 ) are moved relative to each other and pressed against each other, whereby mechanical grinding work is transferred to the fibers, characterized in that Mahlgarnituren ( 1 . 2 ) whose strips ( 3 . 3 ' ) have a blade width (a) of less than 2 mm.

Method according to claim 1, characterized in that the strips ( 3 . 3 ' ) are narrower than 1.5 mm, preferably 1.3 mm.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that between the strips ( 3 . 3 ' ) free grooves ( 4 ) have a groove width (b) of at most 3 mm, preferably at most 2 mm.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the intersection angle (α) between the strips ( 3 . 3 ' ) of grinding sets cooperating during grinding ( 1 . 2 ) is at least 30 °, preferably at least 40 °.

Method according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized that at least 50% short fiber pulp is used Hardwood was produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that short fiber pulp made from eucalyptus or acacia wood.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as dynamic strength of the breakdown resistance is defined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the paper without the addition of native long-fiber pulp will be produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the proportion of internal fibrillation is increased.

Method according to claim 9, characterized in that that the proportion of internal fibrillation on the entire fiber treatment as a control variable for targeted Influencing the strength properties is used.