DE69304887T2 - Mahlsegment für Veredelungssegment - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Mahlsegment für einen Scheibenrefiner zum Defibrieren und Behandeln von Lignocellulose-enthaltendem Fasermaterial gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Solch ein Mahlsegment ist aus US-A-1114339 bekannt.
• Die Pulpe wird in einem Refiner hergestellt, der zwei gegenüberliegende Mahischeiben umfaßt, wobei wenigstens eine davon drehbar ist. Das Material wird in der Mitte durch eine der Scheiben zugeführt und in dem Mahlspalt zwischen den Scheiben in Anwesenheit von Wasser zerkleinert. Die Mahlscheiben sind mit einer Anzahl von austauschbaren Mahlsegmenten versehen, die die Form eines Kreissektors haben und mit einer Mahloberfläche versehen sind, die Erhebungen in der Form von Stegen und dazwischenliegenden Nuten aufweist. Die Stege erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Mahlfläche. Die Ausrichtung der Stege kann radial oder schräg im Verhältnis zum Radius sein.
• Das Fasermaterial wird zuerst in dem Mahlspalt zwischen den Mahlfächen defibriert, d.h., die Fasern werden getrennt. Dies findet in dem inneren Abschnitt des Mahlspalts statt, bei dem der Abstand zwischen den Mahlflächen am größten ist. Der Mahlspalt nimmt danach nach außen in der Größe ab, um die erwünschte Behandlung des Fasermaterials zustandezubringen. Um diese Behandlung zu erzielen, werden große Energiemengen benötigt. Gleichzeitig werden große Dampfmengen von dem nachfolgenden Wasser erzeugt.
• Abhängig von dem erwünschten Behhandlungsgrad und auf diese Weise abhängig von der Pulpequalität, sind die Mahlflächen auf verschiedene Weisen gestaltet. Die Pulpequalität wird auch durch andere Faktoren bestimmt, z.B. der Größe des Mahlspalts, des Flüssigkeitsgehalts in dem Fasermaterial, der Zufuhr, der Temperatur, etc. Die Gestaltung der Mahlflächen ist von großer Wichtigkeit, insbesondere unter Bezugnahme auf die Faserlänge des behandelten Fasermaterials. Wenn die Stege im wesentlichen radial auf der Mahlfläche orientiert sind, wird ein hoher Anteil an langen und gut fibrierten Fasern in der Pulpe erhalten. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, daß das Fasermaterial sich selbst in dem Mahlspalt orientiert, wo bei die Faserausrichtung im wesentlichen parallel zu den Kanten der Stege ist. Das Defibrieren und Behandeln findet dann auf solch eine Weise statt, daß das Fasermaterial im wesentlichen zwischen den Stegen an gegenüberliegenden Mahlflächen gedreht wird, wodurch die Fasern getrennt und in ihrer gesamten Länge defibriert werden. Diese Pulpeart hat eine hohe Festigkeit und ist dadurch besonders bei vielen Verbindungen, wie z.B. für Zeitungsdruck, geeignet. Der Energieverbrauch bei der Herstellung dieser Pulpeart ist relativ hoch.
• Wenn die Stege schräg im Verhältnis zum Radius orientiert sind, nimmt der Gehalt langer Fasern in der Pulpe ab, weil die Kanten der Stege in diesem Fall einen Schneideeffekt auf das Fasermaterial haben. Der Fibrationseffekt nimmt gleichzeitig mit dem Anwachsen des Schneideeffekts ab. Dieser Pulpetyp hat sicherlich geringere Festigkeitseigenschaften, ist aber besonders geeignet für die Herstellung von feinen Papierqualitäten, bei der Formgebung, Druckbarkeit und Deckkraft höher bewertet werden.
• Der Stegwinkel ist auch wichtig für die Zufuhr des Materials durch den Mahlspalt. Wenn die Stege schräg nach außen angewinkelt sind, in der Rotationsrichtung rückwärts gesehen, wird eine Pumpwirkung nach außen erhalten, während eine Anwinklung in der entgegengesetzten Richtung einen Bremseffekt bewirkt. Die Verweildauer des Materials in dem Mahlspalt wird folglich von dem Winkel der Stege beeinflußt.
• Bekannte Mahlsegmente sind so gestaltet, um die erwünschten Eigenschaften der Pulpe zu erzielen. Das führt dazu, daß man oft Kompromisse im Hinblick auf die Gestaltung der Mahlflächen eingehen muß, um ein geeignetes Gleichgewicht zwischen Fibration und Zerschneiden der Fasern bzw. zwischen Zufuhr und Verzögerung zu erhalten.
• Die vorliegende Erfindung beinhaltet, das ein Mahlsegment so gestaltet werden kann, um eine optimale Pulpe hervorzubringen und zur gleichen Zeit den Energieverbrauch zu minimieren. Gemäß der Erfindung umfaßt das Mahlsegment die Merkmale wie in Anspruch 1 definiert, d.h. alle Stege sind schräg im Verhältnis zum Radius des Mahlsegments, und der Winkel nächst der Mitte liegt im Bereich von 20 bis 45º, am geeignetsten 25 bis 40º, und am weitesten außen im Bereich von -10 bis + 20º. Die Stege können in mehrere radiale Zonen unterteilt werden, von denen jede eine oder mehrere Gruppen von Stegen umfaßt, wobei die Stege in jeder Gruppe im wesentlichen parallel zueinander sind. Alternativ können die Stege in einer Zone im wesentlichen den gleichen Winkel mit dem Radius bilden. Es ist auch möglich, die Stege so anzuordnen, daß ihr Winkel fortschreitend über die Mahlfläche abnimmt.
• Die Erfindung wird genauer im folgenden beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die schematisch die Mahlfläche an einem Mahlsegment gemäß der Erfindung zeigt.
• Die Mahlfläche des Mahlsegments ist in drei Zonen unterteilt, von denen jede einen Abschnitt der radialen Ausdehnung der Mahlfläche belegt, das heißt, eine innere Zone A, eine dazwischen liegende Zone B und eine äußere Zone C. Jede Zone ist mit Stegen versehen, die einen Winkel mit dem Radius des Mahlsegments bilden.
• In der inneren Zone A soll der Winkel 20 bis 45º, am geeignetsten 25 bis 40º, betragen. Die Stege sollen für die Förderung nach außen angewinkelt sein, wenn das Mahlsegment in einem Refiner verwendet wird. In dieser Zone A ist die Förderung erwünscht, und zu gleicher Zeit soll eine erste Defibration des Materials stattfinden. Das Mahlsegment ist so geformt, daß der Abstand zwischen gegenüberliegenden Mahlsegmenten in dem Refiner in dieser inneren Zone A so groß ist, daß weder ein merkliches Zerschneiden noch eine Zerfaserung stattfindet. In der dazwischenliegenden Zone B soll der Winkel 10 bis 300 betragen. Die Stege sollen noch immer für eine Förderung nach außen angewinkelt sein, aber nicht so stark wie in der inneren Zone. Der Abstand zwischen gegenüberliegenden Mahlsegmenten ist in dieser Zone kleiner, und es findet eine gewisse Behandlung der Fasern statt. Der Stegwinkel bringt eine Balance zwischen Förderung und Behandlung mit sich. In der äußeren Zone C findet die endgültige Behandlung der Fasern statt. Der Stegwinkel kann hier zwischen -10 und +20º variieren, wobei ein negativer Winkel bedeutet, daß die Stege in die andere Richtung im Verhältnis zum Radius angewinkelt sind. Es hängt von der erwünschten Pulpequalität ab, welcher Winkel verwendet wird. Ein kleinerer Winkel ergibt mehr Zerfaserung, und ein größerer Winkel erzielt einen größeren Schneideffekt.
• In jeder Zone A, B bzw. C können die Stege eine oder mehrere Gruppen bilden, wobei die Stege in jeder Gruppe parallel zueinander sind.
• Infolge der Tatsache, daß der Winkel der Stege am größten nächst der Mitte ist und danach in radialer Richtung nach außen abnimmt, ist die Mahlfläche optimal ausgenützt. Dies beinhaltet, daß eine erwünschte Defibration und Behandlung des Fasermaterials entlang des gesamten Mahlsegments erhalten werden kann, wobei zur gleichen Zeit der Energieverbrauch minimiert wird. Anstatt die Mahlfläche in drei radiale Zonen zu unterteilen, können mehrere Zonen angeordnet werden. Der Winkel der Stege soll jedoch in dem Bereich liegen, der oben für jedes Drittel der Mahlfläche angegeben wurde. Es ist auch möglich, den Stegwinkel fortschreitend entlang der Mahlfläche abnehmen zu lassen. Die Stege können dann gerade oder bogenförmig mit nach außen abnehmendem Winkel gestaltet sein.
• Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Erfindungsumfangs, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, variiert werden.

Claims (4)

1. Mahlsegment fur einen Scheibenrefiner zum Defibrieren und Behandeln von Lignocellulose-enthaltendem Fasermaterial, wobei das Segment die Form eines Kreissektors hat und mit einer Mahloberfläche versehen ist, die Erhebungen in der Form von Stegen und dazwischenliegenden Nuten aufweist, die sich im wesentlichen über die gesamte Mahlfläche erstrecken, wobei der Winkel der Stege im Verhältnis zum Radius nächst der Mitte am größten ist und danach in radialer Richtung nach außen abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stege relativ zum Radius des Mahlsegments schräg sind und daß der Winkel nächst der Mitte im Bereich von 20 bis 45º und am weitesten außen im Bereich von -10 bis + 20º liegt.

2. Mahlsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlfläche in wenigstens drei radiale Zonen (A,B,C) unterteilt ist, von denen jede eine oder mehrere Gruppen von Stegen umfaßt, wobei die Stege in jeder Gruppe im wesentlichen parallel zueinander sind.

3. Mahlsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlfläche in wenigstens drei radiale Zonen (A,B,C) unterteilt ist, wobei die Stege in einer Zone im wesentlichen den gleichen Winkel mit dem Radius bilden.

4. Mahlsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Stege fortschreitend über die Mahlfläche abnimmt.