DE19914669A1

DE19914669A1 - Verfahren zur Mahlung von hochkonsistentem Faserstoff

Info

Publication number: DE19914669A1
Application number: DE1999114669
Authority: DE
Inventors: Herbert Holik; Almut Kriebel; Volker Niggl; Harald Selder; Paul-Wilhelm Sepke; Josef Schneid; Hans Schnell; Ronald Sigl
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-05-18

Abstract

Das Verfahren dient der Hochkonsistenzmahlung von Faserstoff (S), insbesondere Papierfasern. Dabei werden die Mahlwerkzeuge (1, 2) mit besonders hoher Relativgeschwindigkeit aneinander vorbeibewegt. Es kann eine extrem schonende Mahlung erzielt werden, eventuell in Kombination mit einer Störstoffdispergierung. Besonders geeignet ist ein mit Zähnen (8, 9) versehener entsprechend belastbarer Hochkonsistenzdisperger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren dieser Art werden auch Hochkonsistenz-Mahlverfahren genannt. Charakteristisch für diese Verfahren ist die hohe Konsistenz des Faserstoffes, die z. B. bei 15 bis 25% Feststoffgehalt liegt. Derartiger Faserstoff ist bereits recht zäh und wird auch als Krümelstoff bezeichnet. Er muß aber so weit aufgelöst sein, daß die Mahlbehandlung der Einzelfasern möglich ist. Die Hochkonsistenzmahlung soll zumeist eine eher schonende Ausmahlung des Papierfaserstoffes bewirken, insbesondere unter optimaler Nutzung des Festigkeitspotentials. Ein wesentlicher Aspekt ist z. B., daß bei Hochkonsistenzmahlverfahren der Mahlgrad, z. B. nach SR gemessen, weniger stark ansteigt, dennoch aber eine gute Festigkeitsentwicklung erreichbar ist. Die Hochkonsistenzmahlverfahren sind in der Verfahrensführung allerdings aufwendiger als die Dünnstoffmahlung, bei der der Faserstoff in wässriger Suspension zwischen 2 bis 8% Feststoffgehalt, also in pumpfähiger Form, bearbeitet wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale vollständig gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer Faserbehandlung, mit der sich ohne oder nur bei geringer Faserkürzung die Festigkeit des aus den Fasern später hergestellten Papiers erhöht. Auch der Entwässerungswiderstand (Mahlgrad) nimmt zur Erreichung der gleichen Festigkeiten sehr viel weniger zu, was bei der Blattbildung auf der Papiermaschine ein bedeutender Vorteil ist. Das Verfahren eignet sich ganz besonders für Faserstoffe, aus denen superkalandrierte Papiere hergestellt werden sollen oder LWC-Rohpapier. Da heute auch solche hochwertigen Papiersorten unter Einsatz von Altpapier hergestellt werden, ist es besonders wichtig, daß beim Mahlen die mittlere Faserlänge möglichst wenig reduziert wird und daß die Erzeugung neuer Feinstoffe möglichst vermieden wird. Wenn, wie in vielen Fällen, die verwendeten Altpapiersorten Druckfarbenpartikel und/oder klebende Störstoffe enthalten, ist dieses Verfahren besonders vorteilhaft, da gleichzeitig mit der Hochkonsistenzmahlung auch eine Hochkonsistenzdispergierung der genannten Störstoffe möglich ist, die deren Schädlichkeit beseitigt. In anderen Fällen kann es auch gewünscht sein, durch Dispergierung den Verbund zwischen Fasern und anhaftenden Druckpartikeln zu lösen, um z. B. nach der Hochkonsistenzbehandlung die Farbpartikel durch Wäsche oder Flotation besser entfernen zu können.

Zur Durchführung des Verfahrens können Disperger verwendet werden, deren scheibenförmige Mahlwerkzeuge ("Garnituren") mit axial ineinandergreifenden Zähnen ausgestattet sind. Alternativ kann aber auch eine Bearbeitungsvorrichtung verwendet werden mit scheibenförmigen Mahlwerkzeugen, die nicht ineinandergreifen, sondern mit Leisten ("Messern") versehen sind, die aneinander vorbeibewegt werden.

Typisch für die technische Ausführung des Verfahrens ist, daß sich die relativ zueinander bewegten Mahlwerkzeuge nicht berühren, sondern daß ein Abstand von ca. 0,1 bis 5 mm gehalten wird. Auf Grund der hohen Zähigkeit und der angegebenen Parameter läßt sich dennoch eine hohe spezifische Arbeit auf den Stoff übertragen. Diese wird in kWh pro Tonne Trockenmasse angegeben.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen in vereinfachter Form:

Fig. 1 Schnitt durch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Mahlvorrichtung;

Fig. 2 Mahlwerkzeuge für eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Aufsicht;

Fig. 3 eine weitere mögliche Mahlvorrichtung;

Fig. 4 Mahlwerkzeug für eine Vorrichtung gemäß Fig. 3 in Aufsicht, stark vereinfacht.

Die in Fig. 1 gezeigte Mahlvorrichtung entspricht in ihrem maschinellen Aufbau weitgehend einem an sich bekannten Disperger. Der hochkonsistente Faserstoff S wird in eine Fördervorrichtung 6 zugegeben, welche eine Transportschnecke 7 enthält. Der Faserstoff S gelangt so in den zentralen Bereich zwischen den Mahlwerkzeugen 1 und 2. Die Mahlwerkzeuge haben eine im wesentlichen rotationssymmetrische Form und sind koaxial zueinander angeordnet. Sie weisen eine Vielzahl von feststehenden Zähnen 8 und bewegten Zähnen 9 auf, die in axialer Richtung vorstehen. Das eine Mahlwerkzeug 1 ist Teil eines Rotors, der durch den Motor 5 angetrieben wird. Das komplementäre Mahlwerkzeug 2 ist als Stator im Gehäuse drehfest verankert. Es kann axial verschiebbar oder vollkommen fixiert sein. Mit Hilfe des Motors 5 wird die Mahlarbeit auf den hochkonsistenten Faserstoff S übertragen. Dieser tritt dann als gemahlener Feststoff S' aus dem Wirkungsbereich der Mahlwerkzeuge 1 und 2 aus. Dabei wird zumindest im stromabwärtigen Mahlbereich, also radial außen, erfindungsgemäß eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen den Mahlwerkzeugen erzeugt.

Wie die Fig. 2 in Ansicht von oben zeigt, sind die Zähne 8 und 9 in ringförmigen Zahnreihen angeordnet, wobei die Zahnreihen eines Mahlwerkzeuges jeweils in einen ringförmigen Leerraum des komplementären Werkzeuges hineinreicht. Dabei wird ein minimaler Abstand a von z. B. 1 mm eingehalten. Zwischen den Zähnen 8 bzw. 9 sind Zahnlücken 10. Die Zähne sind teilweise geschnitten dargestellt, wobei nur ein Teil der an sich vorhandenen Zähne eingezeichnet ist. Zahnreihen eines Mahlwerkzeuges wechseln sich in radialer Richtung ab mit solchen Zahnreihen, die zum anderen Mahlwerkzeug gehören.

Die in Fig. 3 gezeigte Mahlvorrichtung ist ebenfalls für hochkonsistenten Faserstoff geeignet. Sie unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Mahlwerkzeuge 3 und 4 nicht mit axial ineinandergreifenden Zähnen, sondern mit leistenförmigen Erhebungen 11 versehen sind, von denen hier nur wenige gezeichnet sind. Diese leistenförmigen Erhebungen 11 haben eine radiale Erstreckung, so daß sich zwischen ihnen nach radial außen führende Kanäle 12 bilden. Sie können streng radial ausgerichtet sein oder gegenüber dem Radius einen definierten Winkel haben. Bekanntlich wird durch diesen Winkel α die Mahlwirkung solcher Mahlwerkzeuge beeinflußt.

Claims

1. Verfahren zur Mahlung von hochkonsistentem Faserstoff (S), insbesondere Papierfaserstoff, bei dem mindestens zwei Mahlwerkzeuge (1, 2, 3, 4) relativ zueinander bewegt werden und der hochkonsistente Faserstoff zwischen diesen Mahlwerkzeugen von einem stromaufwärtigen zu einem stromabwärtigen Mahlbereich hindurch transportiert und dabei gemahlen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlwerkzeuge (1, 2, 3, 4) zumindest im stromabwärtigen Mahlbereich mit einer Relativgeschwindigkeit von mindestens 80 m/sec bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit mindestens 150 m/sec ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragene spezifische Mahlarbeit größer ist als 120 kWh/to.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragene spezifische Mahlarbeit größer ist als 200 kWh/to.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt des hochkonsistenten Faserstoffes (S) mindestens 15% beträgt.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hochkonsistente Faserstoff mit Mahlwerkzeugen (1, 2) gemahlen wird,

1. die jeweils eine im wesentlichen rotationssymmetrische Form haben und koaxial zueinander angeordnet sind,
2. die in ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Zahnreihen angeordnete Zähne (8, 9) aufweisen, zwischen welchen sich Zahnlücken (10) mit freien Querschnitten befinden, durch die der Faserstoff hindurchtransportiert wird,
3. die zwischen den Zahnreihen ringförmige Zwischenräume aufweisen,
4. die so zueinander positioniert sind, daß mindestens eine Zahnreihe eines Mahlwerkzeuges (1, 2) in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen komplementären Mahlwerkzeuges (2, 1) hineinreicht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlwerkzeuge (3, 4) im wesentlichen die Form von koaxial nebeneinander angeordneten Scheiben haben, welche mit leistenförmigen Erhebungen (11) versehen sind, wobei diese leistenförmigen Erhebungen (11) eine radiale Erstreckung haben.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Mahlwerkzeug (1, 3) zu einem feststehenden Stator gehört und das komplementäre Mahlwerkzeug (2, 4) zu einem antreibbaren Rotor.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportrichtung des hochkonsistenten Faserstoffes (S) zwischen den Mahlwerkzeugen radial von innen nach außen ist.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlwerkzeuge (1, 2, 3, 4) in einem minimalen Abstand (a) von mindestens 0,1 mm aneinander vorbei bewegt werden.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff gemahlen wird, der durch Auflösung von Altpapier gewonnen wurde.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff mit Druckfarben und/oder klebenden Störstoffen verschmutzt ist.

13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mahlens eine Stofftemperatur zwischen 60°C und 100°C eingestellt.