DE1966553A1 - Verfahren zur herstellung faseriger blaetter - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HÄNS-GUNTHER EGGERT; DIPLÖMCHEMIKER

S KÖLN Sl₁ OBERLÄNDER UFER 90 .

1966553 Köln, den 7. März 1973

Eg/pz ■■.-.. - . P 19 .66 553.3

Centre Technique de !'Industrie des Papiers, Cartons et Celluloses, Domaine Universitaire, Cedex Ho. 175, Grenoble-Gare, Isere (Frankreich)

Verfahren zur Herstellung faseriger Blätter

Die vorliegende Erfindung betrifft eine TreHnungsvorrichtung, bei der in einer Siebzentrifuge ein Blatt von faseriger Struktur, z.B. Papier, dadurch entsteht, daß während der Bildung des Blattes eine Entleerung des Zentrifugenbehalters von flüssigem Inhalt erfolgt.

Im allgemeinen versteht man unter einer Siebzentrifuge in der Papierindustrie ein Gerät, das dazu bestimmt ist, Blätter mit faseriger Struktur, wie etwa PapierbiL-ätter, herzustellen. Siehzentrifugen, die* insbesondere in einem Laboratorium benutzt werden, bestehen im wesentlichen aus einem äußeren feststehenden Stator, in dessen Innerem ein Rotor in Rotation versetzt werden kann. Der Rotor besteht aus:

- einem wasserdichten zylindrischen äußeren Gefäß,

- einer inneren Filtrierwandung, die konzentrisch zur äußeren Gefäßwand angebracht ist,

- Vorrichtungen zum Einspritzen einer faserigen Suspension, z.B. Papierteig, auf die Filtrierwandung, wie z.B. eine Düse oder eine Reihe von Düsen,

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- Vorrichtungen der Flüssigkeitszufuhr im Rotor und zum Entleeren der Flüssigkeit.

Die Arbeitsweise dieser bekannten Siebzentrifuge läßt sich in drei Schritte zerlegen.

Zunächst füllt man in den rotierenden. Rotor die Flüssigkeit ein. Unter Einwirkung der Zentrifugalkraft wird die Flüssigkeit gegen die äußere Gefäßwand des Rotors gedrückt und bildet dadurch eine Wand oder Schicht, in die die Filtrierwandung des Rotors eingetaucht ist.

Als nächstes wird dann die faserige Suspension mit einer Düse eingespritzt, die an einer sich bewegenden Vorrichtung befestigt sein kann, um sicher zu stellen, daß die Suspension -auf der Filtrierwandung gleichmäßig verteilt wird. Die faserige Suspension durchdringt die Flüssigkeitsschicht vor der Filtrierwand und lagert sich in regelmäßiger Verteilung auf der Filtrierwandung ab. Der Überschuß an Flüssigkeit wird entweder mit Hilfe einer Absaugvorrichtung oder nach dem System einer Überlaufzentrifuge beseitigt.

Jedesmal wenn die notwendige Menge an faseriger Suspension eingespritzt worden ist, wird die Zufuhr gestoppt und die Flüssigkeit im Rotor kontinuierlich mit Hilfe einer Absaugvorrichtung, die die Flüssigkeit im Inneren der. Flüssigkeitsschicht absaugt, entfernt. Danach wird der Rotor gestoppt und die Filtrierwandung mit dem so gebildeten Blatt herausgezogen.

Das Herausziehen der Filtrierwandung kann durch Abnehmen des Zentrifugendeckels geschehen. Das Blatt kann aber auch zusammen mit der Filtrierwandung durch eine Öffnung in

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diesem Deckel herausgezogen werden, wobei die zum Herausziehen geeignete und mit dem Blatt versehene Filtrierwandung während des Durchziehens durch diese Öffnung verbogen wird.

Die Benutzung einer Absaugvorrichtung bes-itzt gewisse Nachteile. Die Vorrichtung zum Absaugen quer durch den Sauger vermehrt den Platzbedarf und die Kosten der Anlage, außerdem wird dadurch eine schwierige Justierung notwendig.

Welcher Art die ergriffenen Vorsichtsmaßregeln auch sind, der Saugvorgang wird meistens von FlüssigkeitsSpritzern begleitet, die Beschädigungen des Blattes hervorrufen und sich somit nachteilig für die Qualität der Blattoberfläche auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Dies geschieht dadurch, daß zur Entleerung keine Absaugvorrichtung benötigt wird. Erfindungsgemäß wird die Entleerung der Flüssigkeit durch die Verlangsamung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors reguliert, wodurch eine kontinuierliche Abnahme der Zentrifugalkraft bewirkt wird, und vollzieht sich infolge der Schwerkraft durch geeignete Wege, die dafür am unteren Teil des Rotors vorgesehen sind. Die Schwerkraft, die auf die Flüssigkeit wirkt, gewinnt im Vergleich zur abnehmenden Zentrifugalkraft zunehmend an Bedeutung und bewirkt den Abfluß der Flüssigkeit.

Diese Vorrichtung erfordert keine Absaugvorrichtung, und enthebt den Benutzer der Sorgen des Ingangsetzens und der Justierung einer Absaugvorrichtung. Weiter werden dadurch Flüssigkeitsspritzer vermieden, die die Qualität des

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faserigen Blattes verschlechtern könnten.

Durch eine kontinuierliche Abbremsung des Rotors erhält man zudem niedrigere Werte der Tangentialgeschwindigkext als solche, die das Blatt durch Zerschneiden verändern würden.

Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herausziehen des faserigen Blattes aus dem Rotor der Zentrifuge.

Die Abnahme des Rotordeckels zum Herausziehen des Blattes hat sich in der Praxis als sehr langwierig und wegen der progressiven Verriegelung der verschiedenen Bauelemente ohne spezielles Werkzeug oft als unmöglich erwiesen.

Das andere Verfahren, bei dem das Blatt ohne Abnahme des Deckels durch Verbiegen der FiltrierHandung aus einer Deckelöffnung herausgezogen wird, hat sich bei den bekannten Siebzentrifugen als schwierig in der Durchführung herausgestellt. Der Boden des Rotors hat bei allen bekannten Siebzentrifugen zur Papierherstellung , die wie herkömmliche Zentrifugen gebaut sind, die Form einer umgestülpten Schale, die am Ende der Motorwelle angebracht ist. Diese Form erschwert das Herausnehmen der Filtrierwandung beträchtlich und zwingt den Benutzer dazu, die Wandung großen Deformationen zu unterwerfen, die diese beschädigen können, wodurch die Möglichkeit einer erneuten Benutzung nicht mehr gegeben ist. ■

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde ein Verfahren zum Herausnehmen des Blattes aus einer Siebzentrifuge, die einen Rotor mit flachem Boden enthält, entwickelt.

Das Verfahren besteht darin, daß man einen biegsamen filtrierenden Hilfsträger, z.B. ein Drahtgeflecht, an der

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Innenseite der Filtrierwandung anbringt, bevor der Rotor in Rotation versetzt wird, wobei die Seitenkanten dieses Hiifsträgers längs der Mantellinien der Filtrierwandung zusammenstoßen. Auf dem Hilfsträger bildet sich dann in bekannter Weise ein faseriges Blatt. Nach Bildung des Blattes und Anhalten des Rotors wird dieses Blatt längs einer der Mantellinien in der Nähe der sich berührenden Seitenkanten des Hilfsträgers auseinandergeschnitten. Der Hilfsträger mit dem Blatt wird zum Passieren der im Deckel der Zentrifuge . ■ angebrachten öffnung kurzzeitig etwas eingerollt. Dann werden der Träger und das Blatt durch die Öffnung herausgezogen, ■'."-.·.

Diese Arbeitsweise erlaubt ein4eichtes und schnelles Herausnehmen des Blattes mit Hilfe des biegsamen Trägers. Da die Formveränderung des Trägers nicht von Dauer ist, kann dieser sofort wieder benutzt werden, nachdem das Blatt von der Oberfläche des Trägers gelöst wurde.

Der Vorgang des Zerschneidens der Papierfolie längs einer der Mantellinien kann zugleich vorteilhaft in der Weise

durchgeführt werden, daß die ursprünglich verbundenen Seiten- I kanten des Hilfsträgers getrennt werden. Die zeitweilige Formänderung des Hilfsträgers besteht vorzugsweise in einem leichten Aufrollen des Trägers um sich selbst.

Die Erfindung betrifft ferner einen Rotor für die Siebzentrifuge, mit dem sich die vorher erwähnten Verfahren durchführen lassen. Der Rotor der erfindungsgemäßen, Siebzentrifuge besitzt einen flachen Boden, der am Ende der Motorwelle befestigt ist. Im Gegensatz zu bekannten Rotoren, die einen Baden von der Form'einer umgekehrten Schale haben, erlaubt

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dieser Aufbau ein leichtes und schnelles Herausnehmen der gebildeten Papierfolie in der oben beschriebenen Weise.

Im Boden des Rotors sind zweckmäßigerweise zwischen der Filtrierwandung und der äußeren Zylinderwand Bohrungen zur Entleerung des Rotors nach der Bildung des Blattes für den Abfluss der im Rotor enthaltenen Flüssigkeit angebracht.

Desweiteren wird die äußere Zylinderwand mit einem inneren Ring versehen, die gegen die Achse des Rotors gekehrt und unterhalb des Rotorbodens und zwar in einigem Abstand davon angebracht ist. Ein weiterer derartiger Ring ist in der Nähe des oberen Zylinderrandes vorgesehen.

Während der Rotation wird die Flüssigkeit, die durch die Zentrifugalkraft gegen die äußere Wand des Rotors gedruckt wird, durch diese beiden Ringe auf einer gleichmäßigen Dicke in der Radialrichtung der Ringe gehalten. Daher tragen die beiden Ringe zusammen mit der Zentrifugalkraft zur Bildung der Flüssigkeitsschicht von gleichmäßiger Dicke an der Außenwandung des Rotors bei. Während der Entleerung bestimmt die Abnahme der Zentrifugalkraft, die durch das Ab-bremsen des Rotors verursacht wird, den Abfluß der Flüssigkeit über den Rand des unteren Ringes.

Die Breite des oberen und unteren Ringes soll vorzugsweise gleich der idealen Dicke der gewünschten Flüssigkeitsschicht während der Rotation des Rotors ssin. Die Flüssigkeitsschicht, die sich während der Rotation bildet, weist dann eine optimale Dicke zur Bildung des faserigen Blattes auf.

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Zudem kann eine Bremsvorrichtung vorgesehen sein, die eine kontinuierliche Verlängsamung der Rotationsgeschwindigkeit bewirkt, um so geringe Tangentialgeschwindigkeiten des Flüssigkeitsabflusses zia. gewährleisten, damit das Blatt nicht durch Einschneiden verändert wird.

Im folgenden wird ein Äusführungsbeispiel gemäß der Erfindung unter Berücksichtigung der Fig. 1 bis 3 angegeben.

Fig. 1,zeigt einen Axialschnitt durch eine Siebzentrifuge gemäß der Erfindung.

Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen die Siebzentrifuge in drei verschiedenen Entleerungsstadien für drei verschiedene Rotati onsgeschwindigkeiten des Rotors.

In den Fig. 3a und 3c sind perspektivische Ansichten der Siebzentrifuge dargestellt. In einem Fall ist das Gitter im Inneren befestigt, beim anderen wird es aus der Zentrifuge herausgenommen.

Fig. 3b zeigt eine Detailansicht, bei der die Seitenkanten des Gitters gerade auseinandergezogen werden.

Eine Siebzentrifuge, wie sie in Fig. 1 darg%tellt ist, besteht aus einem an einem Träger 2 befestigten Stator 1 und einem Rotor, d.er aus einem äußeren wasserdichten zylindrischen Mantel 3 und einer T?iltrierwandung 4 besteht, die zwischen einer ringförmigen oberen Trennwand 5 und dem flachen Boden 6 angebracht ist.

Der Rotor ist wasserdicht, am Ende der Welle 7 Befestigt,, die mit Hilfe eines an sich bekannten Lagers 8 gehalten wird.

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Die Welle kann durch einen Motor 9 und einen Treibriemen Io in Rotation versetzt werden* Eine Vorrichtung zum Kuppeln und zum kontinuierlichen Verlangsamen, z.B. eine Bremsvor-*' richtung durch Reibung, wird iii Fig. 1 schematisch durch 11 bzw* 12 dargestellt.

Außerdem ist die Filtrierwändung 4 ihnen irtit dem Gitter 13 bedeckt, das zwischen den ringförmigen Trennwänden 14 und 15 befestigt ist, die ihrerseits an der Filtrierwand 4 verstellbar angebracht sind.

Der wasserdichte Boden 6 ist-mit Bohrungen 16 Versehen, die oben zwischen dem äußeren Zylinder 3 und der Fiitrierwändung 4 eriden. unterhalb des Bodens 6 wirkt ein Ring 17, der an ein§m Gürtel 18.mit Schrauben befestigt ist, während der Ro-'tatiön des Rotors mit dem ebenso breiten oberen Ring 5 zusämtten. Um durch den Zentrifugäleffekt die Bildung einer FlusSigkeitsschicht am äußeren Zylindermantel 3 zu gewährleisten* Diese Flüssigkeitsschicht hat eine Dicke, die zwischen der Breite des Rings 17 und der des Rings 5 liegt, während die überschüssige Flüssigkeit durch zentrifugalen Überlauf über den Rand des Ringes 17 abfließt»

Der Stator 1 hat einen Boden 19, der mit einer Entleerungsleitung 2ö versehen ist. =

Schließlich kann eine in geeigneter Weise ein- und ausfahrbare Düse 21 eine faserige Suspension, z.B. eine Papiermasse, gleichmäßig auf das Gitter 13 spritzen.

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Die Wirkungsweise dieser oben beschriebenen Ausführungsform einer Siebzentrifuge ist folgende: .

Der Rotor wird in Bewegung versetzt und erreicht seine normale Rotationsgeschwindigkeit. Diese Rotationsgeschwindigkeit ist so groß, daß die Bahngeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) der Filtrierwandung etwa 600 bis I800 m/sec beträgt. I

Nun füllt man eine Flüssigkeit, wie Wasser, ein, die unter der Wirkung der jetzt gegenüber der Gravitationskraft beträchtlichen Zentrifugalkraft gegen die Zylinderwand 3 gedrückt wird und eine Flüssigkeitsschicht 22 bildet, wie in Fig. "2a dargestellt ist. Da die Zentrifugalkraft sehr viel größer als die Gravitationskraft ist, ist die innere Oberfläche, dieser Flüssigkeitsschicht 22 zylindrisch.

Nun spritzt man mit Hilfe der Düse 21 eine faserige Suspensbn, z.B. Papiermasse, ein. Die Suspension wandert durch die Flüssigkeitsschicht, in die das Gitter 13 getaucht ist, das g

auf der Filtrierwandung 4 aufgebracht ist, und lagert sich auf dem Gitter ab. Das überschüssige Wasser fließt über den Rand des unteren Ringes 17 und unter Umständen auch über den des oberen Ringes 5 ab.

Wenn das Blatt nun auf dem Gitter 13 zwischen den Trennwänden 14 und 15 gebildet worden ist, schaltet man die kontinuierliche Abbremsvorrichtung ein. Die Zentrifugalkraft, denen die Flüssigkeit unterworfen ist, nimmt ab, und die Flüssigkeit fließt nach und nach infolge der Gravitationskraft über den Seitenrand des*Ringes 17 ab (Fig. 2b und 2c). Die Bremsung des Rotors erfolgt kontinuierlich, damit die

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- Io -

Tangenti alge s chwindigkei ten des Flüssigkeitsabflusses hinlänglich klein bleiben, um Veränderungen des Blattes durch Einschneidungen zu vermeiden.

Diese Entleerung erfordert keinerlei Saugvorrichtungen und geschieht durch einfaches Verlangsamen der Rotorgeschwindigkeit. Nachdem der Rotor vollkommen zur Ruhe gekommen ist, ist das Wasser her aus geflossen (Fig. 3a). Nun trennt man die übereinander liegenden Seitenränder 23 und 24, wodurch das Blatt 25 längs einer seiner Mantellinien zerrissen wird (Fig. 3d). Daraufhin wird das Gitter 13 leicht um sich selbst zusammengerollt (Fig. 3c) , um es aus der Zentrifuge herausnehmen zu können.

Das Blatt 25 wird dann von dem Gitter 13 abgelöst, das zur erneuten Benutzung in die Zentrifuge zurückgelegt werden kann.

Diese Art des Entleerens und Herausnehmens mit einfachen Vorrichtungen und möglichst wenig vom Personal auszuführenden Handgriffen wird durch die Verlangsamung der Rotatiionsgeschwindigkeit ermöglicht und erfordert weder ein Auseinanderbauen noch schwierige Kunstgriffe.

Die erfindungsgemäße Siebzentrifuge läßt mögliche Verbesserungen und Varianten zu, z.B. kann das Gitter 13 Zonen unterschiedlicher Art und Größe besitzen, um Blätter mit besonderer Struktur, z.B. Filigranstruktur, zu erzeugen.

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Claims (1)

1. T96i5S3

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   Verfahren zur Herstellunig v©n Papier-P^beblättexn äurch Ein§pi:it2eii von Fasersuspension und Ausbildung des Blattes auf dem in eine FltissigkeitsschiGht getauchten Siebkorb einer Siebzentrifuge und anschließendes Entfernen der Flüssigkeit t dadurch gekennzeichnet * daß man nach Ausbildung f des Blattes die Rotafciönsgeschvindigkeit der Siebzentrifuge zunehmend veiaiindert und die Flüssigkeit hinter dem Siebkörb durch Schwerkrafteinwirkung nach unten abfließen läßt*

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