Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Verfahren zum Fraktionieren einer Papierfasersuspension
EP1108813A1
European Patent Office
- Other languages
English French - Inventor
Volker Dr. Gehr Samuel Dr. Schabel - Current Assignee
- Voith Patent GmbH
Worldwide applications
Application EP00126763A events
2001-06-20
2004-08-18
Application granted
2004-08-18
2020-12-06
Anticipated expiration
Status
Expired - Lifetime
Description
translated from
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Üblicherweise wird ein Verfahren der genannten Art benutzt, um mindestens eine
Langfaserfraktion und mindestens eine Kurzfaserfraktion zu bilden, indem eine
Aufkonzentration von Langfasern einerseits und eine Aufkonzentration von Kurzfasern
andererseits erfolgt. Auf diese Weise können Stoffsorten gebildet werden, die speziellen
Anforderungen besser genügen als das Ausgangsgemisch. Es kann auch eine getrennte
Bearbeitung der Fraktionen Ziel dieses Verfahrens sein. In vielen Fällen ist diese
Aufteilung auch ausreichend, um die Eigenschaften der verwendeten Rohstoffe zu
verbessern.
In der WO 95/00702 A1 wird ein Verfahren beschrieben, das dazu dient, einen für die
Erzeugung von Tissue-Papier besonders geeigneten Faserstoff herzustellen. Um eine
hohe Weichheit der Papierfasern zu erzielen, wird ein zweistufiges Trennverfahren
vorgeschlagen mit einer ersten Fraktionierstufe, in der die Fasern entsprechend ihrer
Faserlänge klassifiziert werden. Die Kurzfaserfraktion dieses ersten
Fraktionierschrittes wird dann mit Hilfe von Zentrifugalkräften einer weiteren
Fraktionierung unterzogen, um das längenbezogene Fasergewicht (coarseness)
signifikant zu reduzieren. Dieses Verfahren dient zur Herstellung eines spezielle für die
Tissue-Erzeugung optimierten, besonders weichen Faserstoffes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es
gelingt, einen Faserstoff so weit zu fraktionieren, dass bestimmte Eigenschaften seiner
Bestandteile bei der sich anschließenden Papiererzeugung noch besser ausgenutzt
werden können. Insbesondere soll die Trennung in holzstoffreichere und holzstoffärmere
Sorten verbessert werden können. Eine andere Anwendung ist die Trennung in Frühholzund
Spätholz-Anteile von Zellstoffen.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale
gelöst.
Bei den Herstellungsverfahren von Papierfasern unterscheidet man bekanntlich
zwischen dem chemischen Aufschluss, der Zellstofffasern liefert, die weitestgehend von
Lignin befreit (ligninarm) sind, und dem mechanischen Aufschluss, mit dessen Hilfe
man den sogenannten Holzstoff erhält, das sind Fasern mit signifikantem Ligninanteil
(ligninreich). Der mechanische Aufschluss kann auch unter erhöhter Temperatur
(TMP) durchgeführt und eventuell mit Chemikalien unterstützt werden (CTMP).
Papierfaser-Rohstoffe bestehen oft aus einer Mischung solcher unterschiedlich
aufgeschlossenen Ausgangsstoffe. Dann handelt es sich also um Gemische aus Fasern,
welche sich nicht nur bezüglich ihrer geometrischen Form, z.B. Länge und Dicke,
unterscheiden, sondern auch bezüglich Flexibilität, Fibrillierungsgrad,
Oberflächenbeschaffenheit usw. Das trifft bei aus Altpapier hergestellten Rohstoffen zu,
aber auch bei nativem Zellstoff.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, durch Kombination von
Fraktionierschritten, die unterschiedliche Wirkung haben, die Auswahl bestimmter
Eigenschaften weiter zu verfeinern. Das Verfahren ermöglicht nämlich durch die
angegebene Kombination von mindestens zwei Trennschritten eine besonders wirksame
Faserstoff-Trennung, da diese nacheinander mit speziell eingestellter unterschiedlicher
Trennwirkung ausgeführt werden. Bei dem beispielsweise zuerst ausgeführten
Faserlängen-Trennschritt werden die Langfasern von den Kurztasern zumindest bis zu
einem gewissen Grad getrennt. Hierzu gibt es bekannte Vorrichtungen, wie z.B.
Siebfraktionatoren. Um die Trennung in Kurz- und Langfasern zu begünstigen, können
solche Maschinen mit tendenziell hoher Strömungsgeschwindigkeit parallel zur
Siebfläche betrieben werden. Bei Schlitzsieben bringen sehr feine Schlitze (z.B. 0,1
mm) oft eine besonders ausgeprägte Längenfraktionierung. Da in vielen Fällen die
ligninarmen Zellstofffasern länger sind als die Holzstofffasern, kann die
Langfaserfraktion ligninärmer sein als die Kurzfaserfraktion. Dieser Nebeneffekt der
Längenfraktionierung ist nicht immer erwünscht.
Mit Vorteil führt man wenigstens eine der so gewonnenen Fraktionen einem zweiten
Trennschritt zu, welcher so ausgelegt ist, dass flexiblere Fasern von den steiferen
Fasern getrennt werden, auch wenn sie etwa die gleiche Faserlänge oder etwa das gleiche
Faserlängengewicht haben. Der letztgenannte Wert ist die auf die Länge derausgestreckten
- Faser bezogene Masse, z.B. in Milligramm pro Meter. Zur
Fraktionierung nach Flexibilität können Siebfraktionatoren eingesetzt werden, die z.B.
mit weniger feinen Schlitzöffnungen ausgerüstet sind und mit relativ hoher
Strömungsgeschwindigkeit durch die Schlitzöffnungen hindurch betrieben werden. Das
vorherrschende Trenncharakteristikum dieses weiteren Trennschrittes ist also nicht
die Länge, sondern die Flexibilität der Fasern. Eine solche Fraktionierung ist bei einem
engen Faserlängenspektrum - als Folge eines vorangegangenen
Faserlängentrennschrittes - besonders effektiv durchführbar.
Mit den erwähnten Siebfraktionatoren sind in den meisten Fällen die Trennschritte
vorteilhaft und zweckmäßig durchführbar. Es sind aber auch andere
geeigneteTrennvorrichtungen bekannt.
Es sind auch sogenannte Grenzschicht-Fraktionatoren bekannt, in denen Lang- und
Kurztasern getrennt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht an die Reihenfolge: zuerst
Faserlängenfraktionierung und dann Trennung nach Flexibilität der Fasern gebunden.
Die optimale Reihenfolge hängt von den Faserstoffen, insbesondere ihrer
Zusammensetzung, von den Trennapparaten und von den Anforderungen an den fertigen
Papierfaserstoff ab.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei
zeigen:
- Fig. 1
- ein Schema, welches das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich darstellt;
- Fig. 2
- ein vereinfachtes Anlagenschema;
- Fig. 3
- ein weiteres vereinfachtes Anlagenschema;
- Fig. 4
- Diagramm zur zweistufigen Fraktionierung;
- Fig. 5
- ein Diagramm zur Fahrweise eines Fraktionators.
Bei Durchführung des Verfahrens wird gemäß Fig. 1 die Papierfasersuspension S einem
Faserlängen-Trennschritt 1 zugeführt, in dem die Suspension in eine mit Kurzfasern
angereicherte Kurzfaserfraktion A1 und eine mit Langfasern angereicherte
Langfaserfraktion A2 aufgeteilt wird. Bei dem hier dargestellten Beispiel werden beide
Fraktionen - also sowohl die Kurzfaserfraktion A1, als auch die Langfaserfraktion A2 -
jeweils einem weiteren Trennschritt 2 bzw. 3 zugeleitet. Dabei sind diese weiteren
Trennschritte 2 und 3 dazu bestimmt, die zugeführte Suspension erneut zu
fraktionieren, und zwar in der Weise, dass eine Fraktion mit flexibleren und eine mit
steiferen Fasern entsteht. Hier wurde für die flexible Sorte der Begriff Weichfraktion
A2, A3 und für die andere der Begriff Hartfraktion R2, R3 gewählt. Wie bereits
ausgeführt wurde, sind die durch chemischen Aufschluss gewonnenen Zellstofffasern
flexibel und ligninarm (d.h. sie enthalten nur sehr geringe Reste von aus dem Holz
stammenden Lignin) und die mechanisch erzeugten Holzstofffasern steif und ligninreich.
Unterschiedliche Flexibilität kann auch durch die Eigenschaften von Frühholz- und
Spätholz-Zellstoff bedingt sein. Welche Trennverfahren für die einzelnen Trennschritte
gewählt werden, ist in diesem allgemeinen Schema offen gelassen.
In der in Fig. 2 gezeigten Anlage wird ein Faserlängen-Trennschritt 1 sowie ein
weiterer Trennschritt 2 mit Hilfe von jeweils einem nur angedeuteten Siebfraktionator
durchgeführt. Dazu wird die Papierfasersuspension S aus einer Bütte 5 über eine
Pumpe 6 durch die Fraktionatoren hindurchgepumpt. Zunächst wird im
Faserlängen-Trennschritt 1 ein Durchlauf erzeugt, der die Kurzfaserfraktion A1 bildet,
sowie ein Überlauf, nämlich die Langfaserfraktion A2. Die Kurzfaserfraktion A1 wird
dann einem weiteren Trennschritt 2 unterzogen, wodurch die Weichfraktion A2 als
Durchlauf und die Hartfraktion R2 als Überlauf anfällt. Als Ergebnis dieses Verfahrens
sammelt sich in der Bütte 7 ein Langfaserstoff, in der Bütte 8 ein Stoff mit starren, z.B.
ligninreichen Kurzfasern und in der Bütte 9 ein Stoff mit flexiblen, z.B. ligninarmen
Kurzfasern an.
Die Fig. 3 zeigt eine Anlage mit einem Faserlängen-Trennschritt 1 (Siebfraktionator),
einem zweiten Trennschritt 2 (Siebfraktionator) für die Kurzfaserfraktion A1 sowie
einen dritten Trennschritt 3 (Siebfraktionator) für die Langfaserfraktion A2. Mit
dieser Verfahrensvariante werden also sowohl die Kurzfasern als auch die Langfasern
mit Nasssieben entsprechend ihrer Flexibilität fraktioniert und in den Bütten 7 bis 10
gesammelt. Somit kann die Charakteristik der weiteren Trennschritte spezifisch auf
Kurzfasern und Langfasern abgestimmt werden. Diese Kombination ist besonders
effektiv. Mit der gestrichelten Linie 4 ist eine Möglichkeit angedeutet, die
Weichfraktion A2, in der also die flexiblen Langfasern des zweiten Trennschritts 2
angereichert werden, mit der Weichfraktion A3 aus dem dritten Trennschritt 3 zu einer
gemeinsamen Sorte in der Bütte 10 zusammenzufassen. Diese enthält dann einen
flexiblen Faserstoff mit einem breiten Längenspektrum, z.B. mit überwiegend chemisch
aufgeschlossenem Zellstoff.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Anreicherung von Spätholz-Zellstofffasern
unter Nutzung ihrer geringeren Flexiblität. Man erkennt deutlich, dass durch den zuerst
durchgeführten Faserlängentrennschritt 1 ein geringer Anstieg des Spätholzanteils 11
in der Hartfraktion R1 erzielt wird. Bei erneuter Fraktionierung in einem weiteren
Trennschritt 2 lässt sich das Ergebnis signifikant verbessern.
Die Fig. 5 erläutert am Beispiel eines Siebfraktionators die Möglichkeit zur Festlegung
der für das Verfahren wichtigen Trenncharakteristik. Aufgetragen ist der Holzstoffanteil
16 der Fraktionen über dem Überlaufanteil 17, der bei Betrieb des Fraktionators
eingestellt wird. Wie solche Einstellungen vorgenommen werden, ist dem Fachmann
bekannt.
Das Diagramm zeigt folgende Kurven:
Am rechten Rand des Diagramms ist ein Siebsymbol dargestellt mit dem Zulauf in Form
der Papierfasersuspension S, die aufgeteilt wird in die Durchlauffraktion D und die
Überlauffraktion U. Zur leichteren Erkennung der Zusammenhänge sind Hinweislinien
zu den Kurven 12, 13, 14 und 15 eingezeichnet. Das Diagramm verdeutlicht qualitativ,
wie ein solcher Siebfraktionator bei einem angenommenen Arbeitspunkt 18 den
Holzstoffanteil in den gebildeten Fraktionen verschiebt und wie man durch die
eingestellten Parameter Einfluss nehmen kann auf diese Verschiebung. Dabei ist ohne
weiteres hinzunehmen, dass bei dem hier untersuchten Faser-Rohstoff der erste
Trennschritt sogar noch eine Anreicherung von steifen Fasern im Durchlauf brachte.
Das hängt damit zusammen, dass die steifen Fasern bei vielen Rohstoffen im Durchscnitt
auch die kürzeren sind. Das ist nur ein Beispiel zur Auslegung eines auf Unterschiede in
der Faserflexibilität gerichteten Fraktionierschrittes. Andere Möglichkeiten liegen in
der Gestaltung der Fraktionieröffnungen von Nasssieben.
Claims (9)
Hide Dependent
translated from
Claims (9)
Hide Dependent
translated from
- Verfahren zum Fraktionieren einer Papierfasersuspension (S), bei dem diese mindestens einem Faserlängen-Trennschritt (1) unterzogen wird, welcher mindestens eine mit Kurzfasem angereicherte Kurzfaserfraktion (A1)und mindestens eine mit Langfasern angereicherte Langfaserfraktion (R1) erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Faserlängen-Trennschritt (1) mit mindestens einem weiteren Trennschritt (2, 3) kombiniert wird, durch den eine mit flexiblen Fasern angereicherte Weichfraktion (A2, A3) und eine mit steifen Fasern angereicherte Hartfraktion (R2, R3) gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Faserlängen-Trennschritt (1) zuerst durchgeführt wird und dass dessen Kurzfaserfraktion (A1) in einen weiteren Trennschritt (2) gelangt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Faserlängen-Trennschritt (1) zuerst durchgeführt wird und dass dessen Langfaserfraktion (A2) in einen weiteren Trennschritt (3) gelangt. - Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Faserlängen-Trennschritt (1) als Nasssiebung durchgeführt wird. - Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein weiterer Trennschritt (2, 3) als Nasssiebung durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in der ersten Nasssiebung eingestellte Siebdurchtrittsgeschwindigkeit geringer ist als die in der zweiten Nasssiebung. - Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Nasssiebung mit einem Schlitzsieb durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der ersten Nasssiebung ein Schlitzsieb mit geringerer Schlitzweite als in der zweiten Nasssiebung verwendet wird. - Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schlitzweite in der ersten Nasssiebung 0,1 - 0,2 mm und die in der zweiten Nasssiebung 0,3 - 0,6 mm beträgt.