DE3720618A1 - Verfahren im papierherstellungsprozess zur verbesserung der papiereigenschaften, speziell der retention - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren im Papierherstel­ lungsprozeß zur Verbesserung der Papiereigenschaften, spe­ ziell zur Verbesserung der Retention, wobei in dem Verfahren ein Faserstoff durch ein Mahl- und Sortierungssystem zur Papiermaschinen-Stoffauflaufanordnung geführt wird, die aus einem oder mehreren Stoffaufläufen besteht, durch welche die Stoffsuspension in ein von einer oder mehreren Bahnbildungs­ sieben gebildetes Bildungsmaul gespeist wird.

Als Rohstoff für Papier dienen hauptsächlich verschie­ dene aus pflanzlichen Geweben herstammende Fasern. Die wich­ tigsten Fasern für die Papierherstellung werden aus Nadel- und Laubholz gewonnen, aber in einigen Fällen kommen auch z. B. Fasern aus Stroh oder Zuckerrohr in Frage. Die Fasern werden entweder in chemischem oder mechanischem Zerfaserungsprozeß aus dem Rohholzmaterial getrennt. Diese Zerfaserungsprozesse sind dem Fachmann an sich bekannt und deren detaillierte Beschreibung ist zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht notwendig. Chemisch gewonnener Faserstoff wird im all­ gemeinen als Zellstoff, mechanisch hergestellter Faserstoff gewöhnlich als Holzschliff oder mechanischer Halbstoff be­ zeichnet. Es gibt auch Zwischenformen der genannten Herstel­ lungsprozesse und der in diesen gewonnenen Halbstoffarten.

Im Papierherstellungsprozeß werden die Fasern anfangs in geeigneter Weise vorbehandelt, erst mechanisch in beson­ deren Mahlvorrichtungen, wonach sie in einer 100-200fachen Wassermenge zu einer Faserwassersuspension verschlammt wer­ den, die dann in die Papiermaschine gefördert wird.

Ein wichtiger Unterschied zwischen chemischen und me­ chanischen Halbstoffen besteht darin, daß die letztgenannten in der Praxis direkt von der Defibrierungsphase zur Papier­ maschine geführt werden können, während die Zellstoffasern auf bestimmte Weise aufbereitet und gemahlen werden müssen, bevor sich Papier aus ihnen herstellen läßt. Außerdem ist die Faserlänge mechanischer Halbstoffe aufgrund des Herstellungs­ prozesses im Durchschnitt im allgemeinen kürzer als bei che­ mischen Halbstoffen. Die durchschnittliche Faserlänge von Halbstoffen ist jedoch in erster Linie abhängig vom Rohmate­ rial des Halbstoffes. Von Natur aus beträgt die mittlere Länge von Nadelholzfasern gewöhnlich etwa das Dreifache ge­ genüber Laubholzfasern. Außerdem ist hervorzuheben, daß die aus verschiedenem Laubholz erhältlichen Fasern z. B. bezug­ lich der Länge und auch anderer Eigenschaften ganz wesentlich voneinander abweichen können. Extrembeispiele dafür sind einerseits Birkenfasern, andererseits Eukalyptusfasern, die beide wichtige kommerzielle und industrielle Rohmaterialien der Papierindustrie sind.

Die Hauptbestandteile der Papiermaschine sind Stoff­ auflauf, Bahnbildungspartie und Trockenpartie. Das Papier wird in einem kontinuierlichen Prozeß hergestellt derart, daß die Fasersuspension durch den Stoffauflauf als gleich­ mäßige Schicht an ein sich vorwärts bewegendes endloses, zur Bahnbildungspartie gehörendes Siebtuch gespeist wird, durch dessen Maschen hindurch das Suspensionswasser zu einem bedeu­ tenden Teil austritt, während sich die Fasern miteinander verflechten und verbinden und dabei einen homogenen nassen Faserteppich, d. h. eine Bahn bilden. Das Weiterentwässern der auf diese Weise gebildeten Bahn erfolgt in der Pressen­ partie der Papiermaschine mechanisch und in der Trockenpartie unter Wärmeeinwirkung durch Verdampfen, wonach im Endergebnis eine völlig trockene Papierbahn erhalten wird.

Die endgültigen Eigenschaften des herzustellenden Pa­ pieres werden sowohl bestimmt durch die verwendeten Rohmate­ rialien als auch dadurch, wie diese Rohmaterialien durch die Papiermaschine und den Bahnbildungsprozeß behandelt werden. Den wichtigsten Einfluß im Papierbahnbildungsmechanismus üben der Stoffauflauf und die Siebpartie aus, deren Kooperation für die Bahnbildung von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Das Fasermaterial, aus dem Papier hergestellt wird, ist von Natur aus sehr heterogen sowohl bezüglich der Faserlänge als auch der -dicke. Die längsten Fasern liegen im Bereich 2-3 mm, die kürzesten etwa bei 1/10 davon. Außerdem enthält der Faserstoff variierende Mengen sog. Nullfasern, d. h. in­ differenter Faserfragmente. Diese Heterogenität des Stoffes ist jedoch genau genommen nötig, um eine gleichmäßige Papier­ bildung zu erreichen. Vereinfachend läßt sich sagen, daß die in der Bahn vorhandenen langen Fasern das als Grundkonstruk­ tion der Bahn dienende Fasernetz bilden, während das übrige Fasermaterial die Maschen dieses Netzes ausfüllt.

Nur wenige Papiersorten werden mit nur einem einzigen Faserrohmaterial hergestellt. Dazu zählen z. B. Kraftpapiere, die im allgemeinen nur aus Nadelholzzellstoff angefertigt werden. In den meisten Fällen kommen für Papier mindestens zwei Fasersorten zum Einsatz, wie z. B. für Zeitungsdruck­ papier, dessen Faserzusammensetzung zu 75-85% aus mechani­ schem Halbstoff und zu 15-20% aus chemischem Halbstoff be­ stehen kann. Der Grund für den Einsatz verschiedener Faser­ sorten kann eine reine Kostenfrage sein. Im allgemeinen ist man bestrebt, möglichst billige Fasern zu verwenden, sofern die Qualitätsansprüche an das Papier dies zulasssen.

Die Papierindustrie wurde in letzter Zeit vor einige schwierige Probleme gestellt. Der Zellstoffpreis ist gestie­ gen. Die Behörden stellten immer strengere ekologische For­ derungen, die die Papierherstellungskosten erhöht haben. Auch der allgemeine Trend bei den Energiekosten in der Papierher­ stellung war steigend. Diese Faktoren stellten die Papierin­ dustrie und ihre Kunden vor die Entscheidung, entweder höhere Kosten zu zahlen oder den Zellstoffanteil entscheidend zu verringern oder deren Qualität zu senken, was mit der heuti­ gen Papierherstellungstechnologie zur Schwächung der Qualität der Papierprodukte, insbesondere deren Druckeigenschaften führt.

In den meisten Fällen liegt der Grund für die Verwen­ dung von Fasermischungen jedoch darin, daß bestimmte Fasern dem Papier gewünschte Eigenschaften verleihen. So erhält das Papier mit einigen Fasern mehr Festigkeit, wogegen mit ande­ ren Fasersorten andere Eigenschaften verbessert werden kön­ nen, wie z. B. Weiße, Glätte, Opazität oder Porösität. Es sind zahlreich verschiedene Faserkombinationen vorhanden, ebenso wie es viele vom Papier verlangte Eigenschaften gibt.

Im vorstehenden wurde bisher nur die Rolle des Faser­ materials in der Papierherstellung und die Beeinflussung der Papiereigenschaften betrachtet. Viele Papiersorten, speziell zum Bedrucken bestimmte, enthalten bedeutende Mengen minera­ lischer sog. Füllstoffe, d. h. Pigmente. Außerdem können dem Papierstoff noch Farbstoffe, Leimstoffe oder andere Chemika­ lien beigemischt werden, deren Menge einige Prozent ausmachen kann. Der Anteil der letztgenannten Stoffe vom Papierstoff ist jedoch gering im Vergleich zu z. B. den Füllstoffen, die gewöhnlich 10-40% vom Gewicht des fertigen Papieres ausma­ chen. Mit den Füllstoffen werden dem Papier eine Reihe guter Eigenschaften gegeben, von denen die Opazität, Glätte und Kalandrierfähigkeit sowie darüber hinaus die Elastizität, die z. B. das Rascheln des Papieres verringert, die wichtig­ sten sind.

Dem im vorstehenden beschriebenen entsprechend wird das Papier aus mehreren Komponenten gebildet, als deren Haupt­ gruppen die eigentlichen Fasern, Nullfasern und Füllstoffe zu nennen sind. Wenn die gegenseitigen Verhältnisse dieser Komponenten in geeigneter Weise gewählt werden, lassen sich für das fertige Papier die gewünschten Eigenschaften errei­ chen. Der Bahnbildungsprozeß in der Siebpartie der Papier­ maschine und die darauf einwirkenden Konstruktionsfaktoren der Siebpartie können jedoch verursachen, daß bei der Ent­ wässerung der Fasersuspension gleichzeitig mit dem austre­ tenden Wasser aus dem Stoff eine Reihe wertvoller Komponen­ ten, ausdrücklich feine Fasern und Füllstoffe, verloren gehen. Die Eigenschaft der in der Siebpartie in der Bildungs­ phase befindlichen Papierbahn, während des Entwässerungspro­ zesses in ihrer Struktur die in der Fasersuspension vorhan­ denen feinen Fasern und Füllstoffteilchen zu halten, nennt man das Retentionsvermögen. Die Retention wird beeinflußt außer durch das Fasermaterial an sich und seine z. B. phy­ siochemischen Eigenschaften auch durch viele äußere Faktoren, wie Dichte des Siebtuches, Typ der Formationselemente, Ma­ schinengeschwindigkeit usw. Der Bahnbildungsprozeß ist derart ausgeführt und zu steuern, daß insbesondere der Feinstoff­ gehalt des Halbstoffes im fertigen Papier möglichst groß ist und daß die Feinstoffverteilung in der Bahndicke möglichst symmetrisch ist. Ganz besonders bei Druckpapier darf keine sog. Einseitigkeit vorkommen, sondern es müssen beide Papier­ seiten bezüglich Glätte und Porösität, d. h. in den Druck­ eigenschaften so gleichmäßig wie möglich sein.

Bahnbildungsprozesse, bei deren Anwendung diese Papier­ qualitätsziele am besten erreicht werden, lassen sich mit sog. Twin-wire-Formern verwirklichen, von denen es mehrere verschiedene Typen gibt.

Eine Zweisiebpartie dieser Art ist in der FI-Anmeldung Nr. 8 42 050 beschrieben. Für die Funktion dieser Zweisiebpar­ tie ist wesentlich, daß die Entwässerung in der Anfangsphase der Bahnbildung sehr vorsichtig in zwei Richtungen erfolgend ausgeführt wird. Auf diese Weise wird anfangs an beiden Sie­ ben eine vorverfilzte Faserschicht erzeugt, die bei fortge­ setzter und stufenweise verstärkter Entwässerung als Fein­ stoffilter in der Stoffsuspension arbeitet. Abweichend von der Bezugserfindung erfolgt die Entwässerung bei den gewöhn­ lichsten Twin-wire-Formern gleich zu Beginn mit großer Stär­ ke, was sich auf den Papierbahnbildungsprozeß unvorteilhaft auswirkt.

Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein vor der Papiermaschine anwendbares Halbstoffaufbereitungsverfahren zu schaffen, das besonders zur Verwirklichung des in der genann­ ten Patentanmeldung 8 42 050 beschriebenen Bahnbildungsprinzips dient und die Möglichkeit zur Intensivierung der Entwässerung in der Siebpartie genannten oder ähnlichen Typs bietet, ohne daß die Retention des im Halbstoff enthaltenden Feinstoffs dadurch nachteilig beeinträchtigt wird. Durch die Intensivie­ rung der Entwässerung wird z. B. die Steigerung der Papier­ maschinengeschwindigkeit ermöglicht. Wenn das Hauptaugenmerk hauptsächlich auf die Verbesserung der Retention gerichtet wird, ist ohne daß die Opazität des Papiers beeinträchtigt wird, möglich, das Flächengewicht des Papiers in gewissem Maße zu senken und gleichzeitig Rohmaterial einzusparen.

Die weiteren Ziele der Erfindung werden weiter unten deutlich.

Zur Erreichung der im vorstehenden beschriebenen und weiter unten deutlich werdenden Ziele ist für die Erfindung im wesentlichen charakteristisch, daß im Stoffaufbereitungs­ system aus dem Halbstoff, der hauptsächlich alle bei der Papierherstellung verwendeten Fasern enthält, zwei Einzel­ komponenten gebildet werden, von denen die eine Komponente hauptsächlich Fasern enthält, die bezüglich der Faserlängen­ verteilung länger als im Durchschnitt sind, und die andere Komponente hauptsächlich Fasern, die kürzer als im Durch­ schnitt sind, und Nullfasern sowie eine oder mehrere mögliche Stoff-Zusatzkomponenten enthält und daß die genannte länger­ faserige Stoffkomponente mit dem Mehrschichtstoffauflauf direkt an das oder die Bildungssiebe gespeist wird und die kurzfaserige und möglicherweise Füllstoff enthaltende Stoff­ komponente mit der genannten Stoffauflaufanordnung entweder mit dem Zweisiebformer in die Mitte der von den genannten längerfaserigen Stoffkomponenten gebildeten Schichtkonstruk­ tion oder bei einem Sieb, wie z. B. Langsieb, direkt auf die an das Sieb kommende genannte längerfaserige Stoffkomponente gespeist wird, um schichtaufbaumäßig eine Oberflächenschicht zu bilden.

Bezüglich der Details der Funktion des erfindungsge­ mäßen Verfahrens wird auf die Figuren der beigefügten Zeich­ nung hingewiesen, die als Fließschema ein die Erfindung an­ wendendes Stoffsystem und den damit verbundenen Zweisieb­ former zeigt.

Die zum System gehörenden Stoffbehälter, Mahlvorrich­ tungen, Sortierer, Pumpen usw. sind im Schema symbolisch als Vierecke und Kreise dargestellt. Die diese miteinander ver­ bindenden durchgehenden oder gestrichelten Linien stellen die Stoff- und Wasserrohrleitungen des Systems dar. In dem Schema ist eine das erfindungsgemäße System anwendende Papiermaschi­ nen-Siebpartie in der Gesamtheit mit Bezugszeichen F bezeich­ net und sie ist als sog. Zweisiebausführung gezeigt. Das Prinzip der Erfindung ist jedoch auch für Stoffsysteme von herkömmlichen Fourdrinier-Siebpartien oder Hybridformern anwendbar.

Der in die Papiermaschinen-Siebpartie F zu speisende Stoff setzt sich z. B. aus einem aus dem Lagerbehälter 1 der Zellstoffabrik kommenden hauptsächlich langfaserigen chemi­ schen Halbstoff sowie aus einem entsprechenden Lagerbehälter 4 der Holzschleiferei kommenden kurzfaserigen mechanischen Halbstoff zusammen. Der chemische Halbstoff wird von Pumpe 1 a und durch Rohr 2 und der mechanische Halbstoff von Pumpe 4 a und durch Rohr 5 in eine Mischbütte 6 gefördert, wo beide Stoffe unter Einsatz von an sich bekannten Büttenmischern (nicht gezeigt) miteinander zu einem homogenen Papierstoff vermischt werden. Unter homogen ist hier zunächst die Gleich­ mäßigkeit des gemeinsamen Verhältnisses der Komponenten zu verstehen. Die Dicken der Stoffe können in dieser Stufe in der Größenordnung von 3-5% liegen. In die Mischbütte 6 wird auch der bei Bahnrissen entstehende Ausschußstoff sowie der weiter unten erläuterte sog. Spuckstoff über Rohre 51 und 52 zugeführt. Das erfindungsgemäße System setzt im Prinzip an sich keine bestimmte Stoffdicke voraus.

Bei Bedarf kann der aus dem Behälter 1 der Zellstoff­ fabrik kommende chemische Halbstoff einer geeigneten Mahlbe­ handlung unterzogen werden, bevor er in die Bütte 6 gefördert wird. In diesem alternativen Fall verläuft die Stoffströmung im Schema über das gestrichelt dargestellte Rohr 2 a, das zu einer oder mehreren Stoffmahlvorrichtungen 3 und nach diesen zur Bütte 6 führt.

Von der Mischbütte 6 wird der Stoff mit Pumpe 7 durch Rohr 8 in eine Fraktioniervorrichtung 9 gepumpt, die in Kon­ struktion und Funktion einem in den Speiserohrleitungen von Papiermaschinen-Stoffaufläufen häufig verwendeten Druckfil­ ter, z. B. nach FI-Patent 46642, entsprechen kann. Der prin­ zipielle Unterschied zwischen der Fraktioniervorrichtung und dem Druckfilter besteht darin, daß der letztere aus dem zu behandelnden Stoff in erster Linie unter Beibehaltung der Faserzusammensetzung des Stoffes nur Verunreinigungen heraus­ filtert, die den sog. Spuckstoff bilden, dessen Menge äußerst gering, etwa 2-5% ist. In der Fraktioniervorrichtung bilden die kurzen Fasern des Stoffes im wesentlichen in ihrer Ge­ samtheit einen "Spuckstoff", dessen Anteil abhängig ist von der in den Siebplatten der Vorrichtung verwendeten Lochung und z. B. bis zu 60-70% betragen kann. In der Fraktionier­ vorrichtung 9 wird der Stoff in zwei Fraktionen getrennt, von denen eine hauptsächlich Fasern enthält, deren Länge durchschnittlich länger ist, und die andere hauptsächlich Fasern enthält, deren Länge durchschnittlich kürzer ist. Mit der durchschnittlichen Länge ist in diesem Zusammenhang die durchschnittliche Faserlänge des im Behälter 6 befindlichen Stoffes gemeint. Die so erhaltene Kurzfaserfraktion, deren größter Anteil aus mechanischem Halbstoff besteht, aber auch in bedeutendem Maße kurze Fasern des chemischen Halbstoffes enthält, wird von der Fraktionsvorrichtung 9 durch Rohr 9 a direkt in die Stoffbütte 19 geleitet, die genauso wie Bütte 6 mit geeigneten Büttenmischern (nicht gezeigt) ausgerüstet ist.

Die Langfaserfraktion, die zum größten Teil aus chemi­ schem Halbstoff sowie langen Fasern des mechanischen Halb­ stoffes besteht, wird durch Rohr 9 b in eine Zwischenbütte 10 und von dort über Pumpe 10 a und Rohr 10 b in eine oder mehrere Mahlvorrichtungen 11 zum Fibrillieren der Fasern gefördert. Danach wird der Stoff in eine zweite Fraktioniervorrichtung 12 geleitet, die von der Konstruktion her im Prinzip der ersten Fraktioniervorrichtung 9 entspricht. Die zweite Frak­ tioniervorrichtung 12 trennt die während der Mahlung aus der Langfaserfraktion entstandenen kurzen Fasern und diese werden durch Rohr 13 in dieselbe Bütte 19 geleitet, in welche be­ reits die aus der ersten Fraktioniervorrichtung 9 erhaltene Kurzfraktion gefördert wurde. Die von der Fraktioniervorrich­ tung 12 getrennte gemahlene und fibrillierte Langfaserfrak­ tion wird durch Rohr 14 in einen Stoffbehälter 15 geführt. Von dem Stoffbehälter für die Langfaserfraktion kann noch ein zweiter 15 a vorhanden sein, in welchen der Stoff durch ein durch gestrichelte Linie dargestelltes Rohr 14 a geleitet wird. Die Behälter 15 und 15 a können parallel gleichzeitig oder derart arbeiten, daß der zweite als Reservebehälter dient. Wenn sie parallel arbeiten, können in einen oder auch beide die für die Funktion der Siebpartie erforderlichen sog. retentionsverbessernden oder die Farbe der Bahn beeinflussen­ den Zusatzstoffe aus Behälter 24 a über Rohr 24 b zugeführt werden.

Die Kurzfaserfraktion wird aus dem Stoffbehälter 19 mit Pumpe 20 durch Rohr 21 zur Saugseite von Pumpe 22 gepumpt, wo die Stoffverdünnung (Dicke 3-5%) mit aus dem Behälter 26 von der Siebpartie F kommendem Zirkulationswasser auf eine von der Funktion des Papiermaschinen-Stoffauflaufes 34 und der Siebpartie F geforderte Dicke von 0,3-0,7% erfolgt. Das Ver­ fahren setzt den Einsatz eines an sich bekannten sog. Mehr­ kanalstoffauflaufs voraus, der z. B. von der Art sein kann, wie er im US-Patent Nr. 38 39 143 der Anmelderin beschrieben ist. Der so verdünnte Stoff wird mit Pumpe 22 durch Rohr 23 in den mittleren Kanal 36 des Papiermaschinen-Stoffauflaufs 34 gespeist. In dem Rohr 23 ist ein an sich bekannter sog. Druckfilter 33, z. B. gemäß FI-Patent 46 642, angebracht, um im Stoff möglicherweise vorhandene unerwünschte Stoffe als Spuckstoff herauszufiltern und deren Gelangen in die Papier­ maschine zu verhindern. Der Spuckstoff wird durch die Rohre 52 b und 52 in die Bütte 6 zurückgeführt oder lieber völlig aus dem System beseitigt.

Die Langfaserfraktion wird aus dem Stoffbehälter 15 und/oder 15 a auf im vorstehenden beschriebene Weise entspre­ chend der Behandlung der Kurzfaserfraktion über Pumpe 16 und/oder 16 a und Rohr 17 oder 17 a zur Saugseite der Misch­ pumpe 27 und/oder 27 a gefördert, wo ebenso wie bei der Kurz­ faserfraktion beschrieben wurde, die Verdünnung des Stoffes auf die von der Funktion des Stoffauflaufs und der Siebpartie der Papiermaschine geforderte Dicke erfolgt. Der Stoff wird durch Rohr 28 und/oder 28 a in die äußeren Kanäle 35 und 37 des Stoffauflaufes 34 gepumpt, welche zur Bildung der Ober­ flächenschichten des herzustellenden Papieres bestimmt sind.

In der Figur wird der Einsatz eines dreikanäligen Stoffauflaufs 34 vorausgesetzt, dessen äußere Kanäle 35 und 37 für langfaserigen Halbstoff und der Mittelkanal 36 für die Kurzfaserfraktion bestimmt sind, wie bereits erwähnt. Die Stoffspeisung in die äußeren Kanäle 35 und 37 kann gemeinsam entweder mit einer Pumpe 27 erfolgen oder derart, daß die Pumpe 27 den Kanal 35 und Pumpe 27 a den Kanal 37 speist.

Es sind viele verschiedene Variationen zur Stoffspei­ sung der Kanäle 35, 36 und 37 des Stoffauflaufs 34 möglich, was für den Fachmann im Rahmen des in dieser Anmeldung be­ schriebenen erfinderischen Gedankens offensichtlich ist.

Der oder die bei der Papierherstellung möglicherweise verwendeten Füllstoffe, z. B. Kaolin sowie mögliche retenti­ onsverbessernde Stoffe, werden vom Behälter 24 durch Rohr 25 in die Kurzfaserfraktionsbütte 19 geleitet. Alternativ kann der Füllstoff durch Rohr 25 a direkt an die Saugseite der Mischpumpe 22 geführt werden. Wie im vorstehenden erwähnt, können die retentionsverbessernden Stoffe auch in die Lang­ faserfraktion gespeist werden.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Stoff­ systems besteht darin, daß der oder die Füllstoffe mit der Kurzfaserfraktion in den mittleren, d. h. innersten Kanal 36 des mehrkanäligen Stoffauflaufs 34 gespeist werden, was sei­ nerseits dazu beiträgt, die Füllstoffretention zu verbessern. Die Hauptaufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht ja auch darin, die Retention der Füllstoffe und/oder feinen Fasern in der Bahn zu erhöhen derart, daß beide Oberflächen­ schichten der Bahn, die aus sehr fibrillierten Fasern gebil­ det werden, als Filterschicht für Feinstoff dienen.

Als das erfindungsgemäße Verfahren anwendender Former, d. h. Siebpartie, dient zweckmäßig ein Zweisiebformer, z. B. nach Art des in den FI-Anmeldungen 8 42 050 und 8 51 650 der An­ melderin beschriebenen. Zum Zweisiebformer F gehören als Hauptbestandteile ein Decksieb 40 und ein Tragsieb 41, beide einschließlich den erforderlichen Siebleitwalzen 40 a und 41 a. Innerhalb der deckenden Siebschleife 40 befinden sich Brust­ walze 38, stationäres Bahnbildungselement 42 und Umlenkwalze 44 des Decksiebes sowie Wassersammelbecken 45. Innerhalb der Tragsiebschleife 41 befinden sich Bahnbildungswalze 39, zwei­ te Bahnbildungswalze 43 und Wassersammelbecken 46. Das Sieb 41 tangiert die Pick-up-Walze 48 mit deren Hilfe die gebil­ dete Bahn W vom Tragsieb 41 gelöst und in an sich bekannter Weise an der Oberfläche des Filzes 48 b von der Siebpartie F in die Pressenpartie (nicht gezeigt) der Papiermaschine ge­ führt wird.

Das in der Siebpartie F aus der Bahn W entfernte Wasser wird von den Becken 45 und 46 durch Sammelrohre 47 b und 47 a sowie Rohr 47 in den Zirkulationswasserbehälter 26 geführt.

Die Siebpartie F ist mit einer Bütte 49 für nassen Ab­ fallstoff ausgerüstet, von der der z. B. beim Anfahren in der Siebpartie F entstehende nasse Abfallstoff auf an sich be­ kannte Weise mit der Pumpe 50 und durch das daran angeschlos­ sene Rohr 51 in die Stoffbütte 6 gefördert wird. Der von den zu den Stoffauflaufrohrleitungen gehörenden Sieben 31, 332 und 33 kommende sog. Spuckstoff wird auch durch Rohre 52 a, 52 b, 52 c und 52 in die Stoffbütte 6 geführt oder wenn er un­ brauchbare Verunreinigungen enthält, völlig aus dem System befördert.

Das erfindungsgemäße Mahl- und Sortiersystem kann auch in Fourdrinier-Siebpartien oder Hybridformern, z. B. gemäß FI-Anmeldung 8 20 742 der Anmelderin, angewendet werden, wobei der zur Siebpartie gehörende Stoffauflauf auch 2-kanälig sein kann. In diesem Fall wird die Langfaserfraktion derart in die Siebpartie gespeist, daß sie zunächst direkt auf dem Langsieb eine der im vorstehenden beschriebenen ähnliche die Feinstof­ fe des Stoffes filternde Schicht bildet, auf welche danach die Kurzfaserfraktion gespeist wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in solchen Fourdrinier-Siebpartien angewendet werden, die zwei getrennte Stoffaufläufe haben, von denen der eine sog. Zusatzstoffauf­ lauf den feinstoffhaltigen Stoff auf die bereits teilweise gebildete Oberfläche der Bahn speist, die sich zur Hauptsache aus dem durch den eigentlichen Stoffauflauf kommenden lang­ faserigen Stoff zusammensetzt.

Bei der Bahnbildung im Zweisiebformer beträgt der An­ teil beider Oberflächenschichten vorteilhaft ca. 10-15% der Dicke der ganzen Bahn W, wobei der Anteil der Oberflächen­ fraktion an der ganzen Menge des Halbstoffes ca. 20-30% ausmacht. Diese Werte gelten in erster Linie z. B. für Zei­ tungsdruckpapiersorten, deren Flächengewicht in der Größen­ ordnung 40-45 g/m² liegt. Das Verfahren ist jedoch nicht auf den Einsatz zur Herstellung einer besonderen Papiersorte begrenzt, sondern es ist für jede beliebige Art der Papier­ herstellung anwendbar. Dementsprechend kann der Oberflächen­ anteil bei dicken Sorten geringer bleiben als bei dünnen.

Fasermischungen, aus denen Papier hergestellt wird, sind nicht unbedingt nur verschiedene Kombinationen aus mechanischen und chemischen Halbstoffen. Sehr häufig wird z. B. bei der Herstellung hochwertiger Schreib- und Druck­ papiere nur ein chemischer Halbstoff als Rohmaterial gewählt, jedoch derart, daß ein Teil davon aus langfaserigem Nadel­ holzzellstoff, z. B. Kiefern- und/oder Fichtenfasern, und ein Teil aus kurzfaserigem Laubholzzellstoff besteht, der z. B. aus Birke hergestellt ist.

Außerdem ist hervorzuheben, daß der Ausgangspunkt bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Ausgangs­ halbstoffmischung ist, die eine fertige Mischung aus ver­ schiedenen Komponenten ist, und normalerweise dazu bestimmt ist, als solche aus der Bütte 6 in die Papiermaschine ge­ speist zu werden. Im allgemeinen wird diese Halbstoffmischung nur entweder einer Mahlung und/oder einer Verunreinigungen oder überlange Fasern entfernenden Sortierung unterzogen. Erfindungsgemäß wird die betreffende Ausgangshalbstoffmi­ schung aufgrund der Länge ihrer Fasern in zwei getrennte Linien getrennt, wobei die Fasern in beiden gemäß den in der Einleitung genannten Zielen behandelt werden. Die Halbstoffe dieser Linien werden danach, beide getrennt, auf im vorste­ henden beschriebene Weise zur Stoffauflaufanordnung der Papiermaschine geleitet.

Die langen Fasern können nach dem ersten Fraktionieren eine Spezialmahlung benötigen, z. B. zwecks Erhöhung deren Fibrillierstufe. Es kann notwendig sein, daß die gemahlene Langfaserfraktion noch einmal zum Entfernen der überlangen und steifen Fasern sortiert wird. Diese überlange und ver­ hältnismäßig grobe Fraktion, deren Menge jedoch klein ist, kann möglicherweise in einigen Fällen zur Verbesserung der Festigkeit der Bahn in den Halbstoff der Mittelschicht ge­ mischt werden.

Die Entwässerung während der Bahnbildung wird beson­ ders in deren Anfangsphase vorsichtig durchgeführt, z. B. wie beschrieben in der Anmeldung Nr. 8 42 050.

Der Speisedüsenteil des Stoffauflaufs für die Mittel­ schicht erstreckt sich in einigen Fällen zweckmäßig tiefer in das Maul G zwischen den Sieben 40 und 41 als die Düsen der Oberflächenhalbstoffe. Dadurch wird die vorgesehene Vor­ verfilzung der Oberflächenschichten der Bahn W sicherge­ stellt. Die Oberflächenhalbstoffstrahlen können vorteilhaft mit größerer Geschwindigkeit als der Halbstoff der Mittel­ schicht in das Maul G eingespeist werden. Wie bekannt, hat die Geschwindigkeit des Strahls und/oder der Strahlen bezogen auf die Geschwindigkeit der Siebpartie einen wesentlichen Einfluß auf die Eigenschaften des herzustellenden Papieres. Dieses Geschwindigkeitsverhältnis kann naturgemäß bei Bedarf geregelt werden.

Claims (10)

1. Verfahren im Papierherstellungsprozeß zur Verbesse­ rung der Papiereigenschaften, speziell zur Verbesserung der Retention, wobei in dem Verfahren ein Faserstoff durch ein Mahl- und Sortierungssystem zur Papiermaschinen-Stoffauflauf­ anordnung geführt wird, die aus einem oder mehreren Stoffauf­ läufen besteht, durch welche die Stoffsuspension in ein von einer oder mehreren Bahnbildungssieben (40, 41) gebildetes Bildungsmaul (G) gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Stoffaufbereitungssystem aus dem Halbstoff, der hauptsäch­ lich alle bei der Papierherstellung verwendeten Fasern ent­ hält, zwei Einzelkomponenten gebildet werden, von denen die eine Komponente hauptsächlich Fasern enthält, die bezüglich der Faserlängenverteilung länger als im Durchschnitt sind, und die andere Komponente hauptsächlich Fasern, die kürzer als im Durchschnitt sind, und Nullfasern sowie eine oder mehrere mögliche Stoff-Zusatzkomponenten enthält und daß die genannte längerfaserige Stoffkomponente mit dem Mehrschicht­ stoffauflauf direkt an das oder die Bildungssiebe (40, 41) gespeist wird und die kurzfaserige und möglicherweise Füll­ stoff enthaltende Stoffkomponente mit der genannten Stoff­ auflaufanordnung entweder mit dem Zweisiebformer in die Mitte der von den genannten längerfaserigen Stoffkomponenten gebil­ deten Schichtkonstruktion oder bei einem Sieb, wie z. B. Langsieb, direkt auf die an das Sieb kommende genannte län­ gerfaserige Stoffkomponente gespeist wird, um schichtaufbau­ mäßig eine Oberflächenschicht zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Verbesserung der Ei­ genschaften eines mit Zweisiebformer herzustellenden Papie­ res, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren ein minde­ stens dreikanäliger (35, 36, 37) Stoffauflauf (34) verwendet wird, in dessen äußere Kanäle (35, 37) eine durchschnittlich längerfaserige Stoffkomponente und in den mittleren Kanal (36) eine kürzerfaserige Stoffkomponente gespeist wird, die zusätzlich mögliche einen oder mehrere Stoffzusätze enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zur Bildung einer mehrschichtigen Bahn, wobei die Bahn (W) aus mindestens zwei Faserkomponenten des Fasermaterials zusammengesetzt wird, von denen eine der Komponenten hauptsächlich aus chemischem Halbstoff und eine hauptsächlich aus mechanischem Halbstoff besteht und jede der Komponente fertig im wesentlichen als eigene Schicht in der Bahn (W) vorhanden sein wird, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Komponenten den Ausgangsstoff bilden, der im Sortier- und Mahlsystem durch Fraktionieren in wenigstens zwei Strömungslinien getrennt wird, wobei aus einer davon hauptsächlich eine Rohfaserstoffkomponente mit durchschnittlich längeren Fasern und aus einer anderen haupt­ sächlich eine Rohfaserstoffkomponente mit durchschnittlich kürzeren Fasern erhältlich ist, welche Komponenten zum mehr­ schichtigen Stoffauflauf (34) geleitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zur Bildung einer mehrschichtigen Bahn, wobei die Bahn (W) aus mindestens zwei Faserkomponenten des Faserstoffs zusammengesetzt wird, von denen eine der Komponenten hauptsächlich aus langfaserigem chemischem, z. B. Nadelholzhalbstoff, und eine hauptsächlich aus kurzfaserigem, z. B. Laubholzhalbstoff, besteht und jede der Komponenten fertig im wesentlichen als eigene Schicht in der Bahn (W) vorhanden sein wird, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Komponenten den Ausgangsstoff bilden, der im Sortier- und Mahlsystem durch Fraktionieren in wenigstens zwei Strömungslinien getrennt wird, wobei aus einer davon hauptsächlich eine Rohfaserstoffkomponente mit durchschnitt­ lich längeren Fasern und aus einer anderen hauptsächlich eine Rohfaserstoffkomponente mit durchschnittlich kürzeren Fasern erhältlich ist, welche Komponenten zum mehrschichtigen Stoff­ auflauf (34) geleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zu dem System mindestens ein Fraktioniersortie­ rer gehört, mit dem die kurzen und langen Fasern beide aus dem Ausgangsstoff unter Einsatz des Fraktioniersortierers in eigene Komponenten getrennt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das längere Fasermaterial bearbeitet wird, zweckmäßig durch Mahlen derart, daß es in geeigneter Weise fibrilliert, um eine Füllstoffe und Kurzfaserfraktion filternde Oberflächenschicht der Bahn zu bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in das längere Fasern enthaltende Fasermaterial retentionsverbessernde Zusatzstoffe dosiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verfahren aus folgenden Prozeßphasen besteht:

• - Bildung der Ausgangsstoffmischung (1, 2, 2 a, 3, 4, 4 a, 5, 6) aus mindestens zwei Fasersorten,
• - Sortierung der Ausgangsstoffmischung in einer ersten Fraktioniervorrichtung (9),
• - Weiterleiten (9 a) der von der ersten Fraktioniervor­ richtung (9) kommenden Kurzfaserfraktion zur ersten Maschinenbütte (19),
• - Weiterleiten (9 b, 10 b) der von der ersten Fraktionier­ vorrichtung (9) kommenden Langfaserfraktion zum Mahl­ system (11) und Durchführung des Grundmahlens,
• - Sortierung der gemahlenen Langfaserfraktion in der zweiten Fraktionsvorrichtung (12),
• - Weiterleiten (13) der während des Mahlens entstehenden und in der zweiten Fraktioniervorrichtung (12) aus­ scheidenden kurzen Fasern in die genannte erste Maschinenbütte (19),
• - Weiterleiten (14) der in der zweiten Fraktioniervor­ richtung (12) ausscheidenden Langfaserfraktion in die zweite Maschinenbütte (15, 15 a),
• - Weiterleiten (20, 21) der Kurzfaserfraktion von der ersten Maschinenbütte (19) in den Mehrkanalstoffauf­ lauf (34, 35, 36, 37) der Papiermaschine,
• - Weiterleiten (16, 17, 16 a, 17 a) der Langfaserfraktion über wenigstens einen Weg in den genannten Mehrkanal­ stoffauflauf (34, 35, 36, 37) der Papiermaschine.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffmischung aus chemischem Halbstoff, d. h. Zellulose, und mechanischem Halbstoff, d. h. Holzschliff, ge­ bildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der chemische Halbstoff vor der Bildung (6) der Ausgangsstoffmischung durch Mahlen (2 a, 3) vorbehandelt wird.