EP1759060A1 - Verfahren und maschine zur herstellung einer faserstoffbahn - Google Patents

Verfahren und maschine zur herstellung einer faserstoffbahn

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Publication number
EP1759060A1
EP1759060A1 EP05745080A EP05745080A EP1759060A1 EP 1759060 A1 EP1759060 A1 EP 1759060A1 EP 05745080 A EP05745080 A EP 05745080A EP 05745080 A EP05745080 A EP 05745080A EP 1759060 A1 EP1759060 A1 EP 1759060A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
suspension
fiber
machine
fiber suspension
fibrous web
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05745080A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Doelle
Volker Niggl
Bernd Gueldenberg
Holger Humberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1759060A1 publication Critical patent/EP1759060A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/04—Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
    • D21H23/06—Controlling the addition
    • D21H23/12—Controlling the addition by measuring properties of the formed web
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/78—Controlling or regulating not limited to any particular process or apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/675—Oxides, hydroxides or carbonates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/70—Inorganic compounds forming new compounds in situ, e.g. within the pulp or paper, by chemical reaction with other substances added separately

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fibrous web in a machine comprising a headbox, a wire section, a press section and a drying section, using a first fiber-containing suspension, in which the fibers in a reactor are at least partially mixed with one by a precipitation process Proportion of the ash-forming precipitation product contained in the fibrous web are loaded.
  • US Pat. No. 5,223,090 describes a process for producing a fiber suspension containing a precipitation product, namely calcium carbonate, in which fiber material with elongated fibers with a cell wall surrounding a cavity is used, the fibers having a moisture content which is sufficient to dehydrate them To form pulp of a pulp.
  • the fibers have a moisture content that corresponds to a proportion of 40 to 50% of the weight of the fibers.
  • the water is essentially present inside the fibers and inside the fiber walls.
  • calcium oxide or calcium hydroxide is added to the pulp, so that at least a part of the calcium oxide or calcium hydroxide introduced is associated with the water present in the pulp.
  • the fibrous cellulosic material is then contacted with carbon dioxide while simultaneously being subjected to a shear mixing process to produce a fibrous material with a substantial amount of calcium carbonate in the hollow interior and within the fiber walls of the cellulosic fibers.
  • DE 102 04 254 A1 relates to a process for the preparation of fibers contained in a fiber suspension, in which the fibers loaded with the precipitation product are milled in a range from approximately 0.05 to approximately 5 ⁇ m to produce maximum dimensions of the precipitation product particles. Crystalline precipitate particles are generated. The crystalline precipitation product particles are generated in an online process directly in the stock preparation line.
  • Papers containing fillers or ashes can be used for a large number of purposes, for example for the production of cigarette paper which has a weight per unit area of between 16 and 26 g / m 2 . It is often watermarked and is said to be very thin, smoldering and tasteless. In addition, it should have good optical values with regard to the degree of whiteness. The smoldering ability is mostly achieved by impregnation to leave a good-looking white ash. Cigarette paper is mostly made from linen or hemp fibers, cotton, sulfate pulp, paper machine waste and other fiber sources. The filler content of cigarette paper is between 5 and 40%, with 30% being regarded as the standard value.
  • the fiber loaded with calcium carbonate can also be used for the production of packaging paper and cardboard.
  • Packaging papers are usually produced as a multi-layer product with basis weights over 150 g / m 2 .
  • the degree of grinding varies from 600 to 50 CSF or 20 to 80 ° SR, based on the end product produced.
  • Sack papers require high porosity and high mechanical strength in order to meet the high requirements that arise from the rough treatment during the filling process and during the period of use, such as for cement bags.
  • the paper must be strong enough to absorb impacts and, accordingly, have a high energy absorption rate.
  • the sack paper must also be porous and sufficiently permeable to air to ensure easy filling.
  • Sack papers are typically made as a product with basis weights between 70 and 80 g / m 2 from a long fiber kraft pulp and with a freeness between 600 to 425 CSF or 20 to 30 ° SR.
  • a medium degree of grinding as described above, is aimed for, which is usually achieved by high-consistency grinding, while low-consistency grinding is used in conventional types of paper, for example in graphic papers.
  • the result of the high-consistency grinding is a good bond between the fibers and a high porosity.
  • the sack kraft paper is predominantly made from bleached and unbleached fibers, and a filler content of 5 to 15% can be present in the sack paper produced.
  • Filter paper needs a high controlled porosity and pore distribution. It must have sufficient mechanical strength to counter the flow of the medium to be filtered. Filter paper is produced with a basis weight of 12 to 1200 g / m 2 .
  • an air filter it is between 100 and 200 g / m 2 , with an oil and fuel filter between 50 and 80 g / m 2 , with a food filter up to 1000 g / m 2 , with a coffee filter up to 100 g / m 2 m 2 , for a tea bag between 12 and 20 g / m 2 and for a vacuum cleaner bag between 100 and 150 g / m 2 .
  • All filters are made from a variety of fibers such as cellulose fibers, bleached and unbleached fibers, kraft pulp, DIP (deinked) paper, recycled fibers, TMP (thermomechanical) paper, etc., with a grinding degree of 600 to 350 CSF or from 20 to 35 ° SR is sought.
  • fibers such as cellulose fibers, bleached and unbleached fibers, kraft pulp, DIP (deinked) paper, recycled fibers, TMP (thermomechanical) paper, etc.
  • the retention of the fibrous web in the wire section is regulated in that the amount of the retention agent is replenished in accordance with the material densities measured in the white water and in the headbox. It has been shown that retention control leads to a better constant maintenance of the properties of the fibrous web, for example the consistency or the sheet properties, and advantageously affects the runnability of the paper machine, i. H. their efficiency, as well as the paper quality.
  • this object is achieved in a method of the beginning mentioned type solved in that the ash content in the fibrous web produced from the fibrous suspension is measured during the production of the fibrous web and that the supply of the precipitate to the pulp suspension fed to the headbox is regulated on the basis of the measured ash content of the fibrous web.
  • a method is particularly advantageous in which the ash content of the pulp suspension made available to the machine is regulated by mixing in accordance with the measured value from the first pulp suspension and a second pulp suspension containing at least essentially no precipitation products and then fed to the headbox.
  • the ash content of the fiber suspension made available to the machine in the first fiber suspension is regulated by metering a first substance to be precipitated and a second substance which causes the precipitation reaction and thereby produces the precipitation product in the first fiber suspension.
  • the calcium carbonate precipitation product which is precipitated from calcium hydroxide by means of carbon dioxide, is advantageous.
  • the method is also advantageously designed such that the pH of the first fiber suspension is regulated in the reactor during the precipitation to produce the precipitation product. It is advantageous here if the respective pH value is compared with a correspondingly predeterminable target value and the control deviation is reduced or eliminated via at least one of the following process control variables: residence time of the fiber reaction in the reactor, inflow rate of the fiber suspension, pressure of the carbon dioxide, temperature of the fiber suspension and / or the calcium hydroxide, pressure in the reactor, temperature and / or pressure of the carbon dioxide, concentration of the carbon dioxide in the liquid phase, concentration of the calcium hydroxide and the fibers, by a specific fiber surface.
  • the invention also relates to a machine for performing a method.
  • the machine is characterized in that a measuring arrangement for measuring the ash content is arranged in the machine, in particular in the wire section, the press section, the dryer section or after the dryer section, which is connected via a signal line to a device for producing the fiber suspension arranged controller is connected.
  • the machine thus has a control device for adjusting or regulating the ash content of the fibrous web produced from the fibrous suspension, ie. H. in the area of the paper machine after the headbox.
  • the invention ensures constant processes for producing a fibrous web, which leads to an increase in quality and efficiency. It is no longer necessary to add fresh ash. Retention agent is saved, and the ash content introduced into the fiber suspension by fiber loading can be maximized by adjusting its content by direct regulation or control. This simplifies the overall process and significantly reduces the proportion of ash not bound to the fibers.
  • the controlled variable of the fiber loading process for adjusting the ash content in the paper is the addition of the calcium hydroxide content.
  • the proportion of ash in the fibrous material loaded with calcium carbonate is between 0.05 and 60%, preferably between 1 and 40%.
  • FIG. 1 is a schematic view of a device for loading fibers contained in a fiber suspension with a filler by a chemical precipitation reaction with a pump disperser
  • FIG. 2 shows a view of the pump disperger according to FIG. 1 in the direction of arrows A
  • FIG. 3 shows a machine for producing a fibrous web in a simplified representation
  • FIG. 4 shows a diagram of the control arrangement.
  • a fiber suspension is fed to a pump disperger, ie a pump buffer 12, in a device 10 (FIG. 1) and is subjected to shear forces in this device in order to break up the fiber material into individual fibers, ie to expose the surfaces of the fibers and accordingly to enlarge the contact area.
  • the pump disperger 12 is also used as a reactor for a chemical precipitation reaction. In particular, it can be designed such that a reduction in the flow rate of the fiber suspension results in a reaction channel 14. In the present case, it is designed such that the fibrous suspension is generally transported radially outward from a central, radially inner region.
  • a static mixer can also be used.
  • the reaction channel 14 of the pump disperger 12 is at least partially limited by structured surfaces, which can each be formed, for example, by a set of teeth or knives.
  • the reaction channel 14 is formed between two opposing plates 16 with structured surfaces, between which the fiber suspension is transported radially outwards.
  • a plug screw 18 is connected upstream of the pump disperger 12 in order to compress the fiber suspension to form a plug.
  • the plug screw 18 is preceded by a feed screw 20, which is arranged in an at least substantially cylindrical channel or housing 22.
  • the channel 22 has a connection 24 for supplying a mixture which, for example, consists at least of the fiber suspension, water and calcium oxide and / or calcium hydroxide.
  • the plug screw 18 is rotatably arranged in a conical channel 26, the cross section of which tapers in the material flow direction S in order to compress the fibrous suspension by forming a plug in a channel 28 which adjoins the plug screw 18 and is arranged directly in front of the pump disperger 12.
  • This channel 28, which is arranged directly in front of the pump disperger 12 is provided with a screw conveyor 30 and has a connection 32 for the direct introduction of carbon dioxide into the fiber suspension, which is no longer liquid but still moist.
  • the screws 18, 20, 30 either have a common drive shaft 34, or they can at least partially be driven separately.
  • the plug is loosened by a swirl cross 36 provided in the center of the plug screw 18, and the surfaces of the fiber material are correspondingly enlarged.
  • the opposing structured surfaces of the plates 16 generate shear forces in the fiber material, which increases the contact area of the carbon dioxide reacting with the calcium hydroxide attached to the fibers and thus ensures a quick and efficient reaction.
  • the pump disperger 12 has an outlet 38, which is arranged at least substantially tangentially to the plates 16, for the thickened loaded fibrous suspension.
  • a carbon dioxide supply can also be provided in this area in order to set the desired pH.
  • the pump disperser 12 can have an inlet 40, which is arranged at least substantially tangentially to the plates 16, for diluting the loaded substance with water and / or calcium hydroxide, in particular from an upstream substance thickening, to less than 6%, preferably between 3 and 6%. The material becomes pumpable again through the appropriate dilution.
  • the fibrous suspension is produced, for example, by dissolving pulp or waste paper with additives in a pulper 42 or fed to the loading process as a non-dried fibrous material.
  • Calcium oxide or calcium hydroxide is then added in a region 44 and mixed with the fiber suspension.
  • the fiber suspension is then thickened in a region 46 by dewatering until a still moist slurry is formed. This creates a fiber suspension that is no longer liquid, but still moist.
  • the loaded fiber suspension is then passed from the area 46 into the pump disperser 12, in which the carbon dioxide is introduced.
  • FIGS. 1 and 2 for loading fibers contained in a fiber suspension with a filler is only one possible device out of a large number of possible devices.
  • Further devices with exemplary character are, for example, also from the already mentioned German patent application DE 100 33 979 A1 and DE 102 04 254 A1 are known, the German patent application “FL-roch Ash content "of the applicant with the registration number HPP11846 DE shows a possible device.
  • a machine 48 (FIG. 3) adjoining the area for fiber preparation shown in FIGS. 1 and 2 for producing a fibrous web 50, which has a headbox 52, a wire section 54, a press section 56, a dryer section 58, an applicator 60 for Applying glue and calenders 62, 64 and a winding device 66, there is a measuring arrangement 68 for online measurement, the ash content of the fibrous web 50, which either in the wire section 54, in the press section 56 or in the dryer section 58 or after this, for example in front of the calender 64.
  • the positioning of the measuring arrangement 68 in the dryer section 58 is particularly suitable.
  • the measuring arrangement 68 is connected via a signal line 70 to a controller 72 (FIG. 4) arranged in or after the device 10 for regulating the composition of the fiber suspension.
  • the measuring arrangement 66 detects, for example optically, the ash content of the fibrous web 50 as a controlled variable and forms an electrical signal variable therefrom, which it supplies to the controller 72. This in turn generates signal quantities for the addition of calcium oxide or calcium hydroxide 74, for the associated stoichiometric addition of carbon dioxide 76, for the addition of dilution water 78 and for the addition of further chemicals 80, for example a retention agent, in an area 82 which is either within the Reactor for the production of the loaded fiber-containing fiber suspension or after this is arranged.
  • the controller 72 preferably also regulates, if present, the addition or admixture of a fibrous suspension fed from another device via a line 84 through a valve 86, the fibers of which are not loaded with calcium carbonate, in order to reduce or increase the proportion of the fibrous suspension with loaded fibrous material increase, which is fed to the headbox 52 via a line 88.

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Abstract

Eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (50) ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschine (48), insbesondere in der Siebpartie (54), der Pressenpartie (56), der Trockenpartie (58) oder nach der Trockenpartie (56) vor einem Kalander (62, 64) eine Messanordnung (68) zur Messung des Aschegehalts angeordnet ist, die über eine Signalleitung (70) mit einem in einer Vorrichtung (10) zur Erzeugung der Faserstoffsuspension verbunden ist.

Description

Verfahren und Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Faserstoffbahn in einer einen Stoffauflauf, eine Siebpartie, eine Pressenpartie und eine Trockenpartie umfassenden Maschine unter Einsatz einer ersten, Fasern enthaltenden Faserstoffsuspension, in der die Fasern in einem Reaktor durch einen Fällungsprozess wenigstens teilweise mit einem einen Anteil der in der Faserstoffbahn enthaltenen Asche bildenden Fällungsprodukt beladen werden.
In der US 5 223 090 wird ein Verfahren zur Herstellung einer ein Fällungsprodukt, nämlich Calciumcarbonat, enthaltenden Faserstoffsuspension beschrieben, bei dem Fasermaterial mit langgestreckten Fasern mit einer einen Hohlraum umgebenden Zellwand eingesetzt wird, wobei die Fasern eine Feuchtigkeit haben, die ausreicht, um einen entwässerten Brei einer Pulpe zu bilden. Dabei haben die Fasern einen Feuchtegehalt, der einem Anteil von 40 bis 50 % des Gewichts der Fasern entspricht. Das Wasser ist im Wesentlichen im Innern der Fasern und innerhalb der Faserwände vorhanden. Anschließend wird alternativ Calciumoxid oder Caiciumhydroxid zu der Pulpe hinzugefügt, so dass wenigstens ein Teil des eingebrachten Caiciumoxids oder Caiciumhydroxids mit dem in der Pulpe vorhandenen Wasser assoziiert wird. Darauf wird das faserförmige Zellulosematerial mit Kohlendioxid in Verbindung gebracht, wobei es gleichzeitig einem Scher-Mischverfahren unterworfen wird, um ein Fasermaterial mit einer beträchtlichen Menge Calciumcarbonat in dem hohlen Innern und innerhalb der Faserwände der Zellulosefasern zu erzeugen.
Aus der JP-A-60-297 382 ist es bekannt, Caiciumhydroxid in einer einprozentigen Suspension einer geschlagenen oder ungeschlagenen Pulpe einzubringen. Anschließend wird Kohlendioxid in die Mischung aus der Faserstoffsuspension und dem Caiciumhydroxid eingebracht, um das Caiciumhydroxid in Calciumcarbonat umzuwandeln. Aus der DE 100 33 979 A1 ist ein Verfahren zum Beladen von Fasern mit Calciumcarbonat („Fiber Loading-Technologie") bekannt, bei dem der Faserstoffsuspension ein Calciumoxid und/oder Caiciumhydroxid enthaltendes Medium zugesetzt wird und die so behandelte Faserstoffsuspension insbesondere in wenigstens einem Reaktor mit einem weiteren, reines Kohlendioxid oder Kohlendioxid enthaltendes Medium beaufschlagt wird. Im Verlauf der chemischen Reaktion wird für eine zumindest im Wesentlichen vollständige Umsetzung der Ausgangsstoffe Calciumoxid bzw. Caiciumhydroxid und Kohlendioxid in die Reaktionsprodukte Calciumcarbonat und Wasser gesorgt, indem der pH-Wert der Faserstoffsuspension entsprechend geregelt wird.
Die DE 102 04 254 A1 betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern, bei dem die mit dem Fällungsprodukt beladenen Fasern zur Erzeugung von maximalen Abmessungen der Fällungsproduktteilchen in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 5 μm gemahlen werden. Dabei werden kristalline Fällungsproduktteilchen erzeugt. Die Erzeugung der kristallinen Fällungsproduktteilchen erfolgt in einem Online-Prozess direkt in der Stoffaufbereitungslinie.
Füllstoffe oder Asche enthaltende Papiere lassen sich für eine Vielzahl von Einsatzzwecken verwenden, beispielsweise für die Herstellung von Zigarettenpapier, das ein Flächengewicht zwischen 16 bis 26 g/m2 hat. Es wird oft mit Wasserzeichen versetzt und soll sehr dünn, glimmfähig und geschmacklos sein. Außerdem soll es gute optische Werte bezüglich des Weißgrades aufweisen. Die Glimmfähigkeit wird meistens durch Imprägnierungen erreicht, um eine gut aussehende weiße Asche zu hinterlassen. Zigarettenpapier wird meistens aus Leinen oder Hanffasern, Baumwolle, Sulfatzellstoff, Papiermaschinenausschuss sowie aus anderen Faserquellen hergestellt. Der Füllstoffgehalt von Zigarettenpapier beträgt zwischen 5 und 40 %, wobei 30 % als Standardwert angesehen wird.
Der Mahlgrad von Zigarettenpapier variiert zwischen 100 und 25 CSF (CSF = Canadian Standard Freeness) oder zwischen 68 und 90 °SR, bezogen auf das hergestellte Endprodukt.
Ebenso lässt sich der mit Calciumcarbonat beladene Faserstoff für die Herstellung von Verpackungspapieren und Pappen einsetzen. Hierbei wird zwischen drei Hauptklassen unterschieden: Kistenpappe für Verpackungsanwendungen, Kistenpappe für Anwendungen im Bereich der Konsumentenverpackungen und Spezialpapiere wie Tapeten, Buchrücken, etc. Verpackungspapiere werden üblicherweise als mehrlagiges Produkt mit Flächengewichten über 150 g/m2 hergestellt. Der Mahlgrad variiert von 600 bis 50 CSF oder 20 bis 80 °SR, bezogen auf das hergestellte Endprodukt.
Sackpapiere benötigen eine hohe Porosität und hohe mechanische Festigkeit, um den hohen Anforderungen gerecht zu werden, die durch die raue Behandlung während des Füllvorgangs und während der Dauer der Verwendung entsteht, wie beispielsweise bei Zementsäcken. Das Papier muss stark genug sein, um Schläge zu absorbieren und dementsprechend eine hohe Energieabsorptionsrate aufweisen. Das Sackpapier muss auch porös und genügend luftdurchlässig sein, um eine einfache Befüllung zu gewährleisten. Sackpapiere werden üblicherweise als ein Produkt mit Flächengewichten zwischen 70 und 80 g/m2 aus einem Langfaser-Kraftzellstoff und mit einem Mahlgrad zwischen 600 bis 425 CSF oder 20 bis 30 °SR hergestellt. Außerdem wird ein mittlerer Mahlgrad, wie oben beschrieben, angestrebt, der meistens durch eine Hochkonsistenzmahlung erreicht wird, während bei konventionellen Papiersorten, beispielsweise bei graphischen Papieren, eine Niedrigkonsistenzmahlung zum Einsatz kommt. Das Ergebnis der Hochkonsistenzmahlung sind gute Verbindungen der Fasern unter einander sowie eine hohe Porosität. Das Sackkraftpapier wird überwiegend aus gebleichten und ungebleichten Fasern hergestellt, wobei ein Füllstoffgehalt von 5 bis 15 % im hergestellten Sackpapier vorhanden sein kann. Filterpapier benötigt eine hohe kontrollierte Porosität und Porenverteilung. Es muss eine genügend hohe mechanische Festigkeit aufweisen, um dem Durchfluss des zu filternden Mediums entgegenzuwirken. Filterpapier wird mit einem Flächengewicht von 12 bis 1200 g/m2 produziert. Zum Beispiel beträgt es bei einem Luftfilter zwischen 100 und 200 g/m2, bei einem Öl- und Treibstofffilter zwischen 50 und 80 g/m2, bei einem Lebensmittelfilter bis zu 1000 g/m2, bei einem Kaffeefilter bis zu 100 g/m2, bei einem Teebeutel zwischen 12 und 20 g/m2 und bei einem Staubsaugerbeutel zwischen 100 und 150 g/m2. Alle Filter werden aus einer Vielzahl von Fasern, wie Zellstofffasern, gebleichten und ungebleichten Fasern, Kraftzellstoff, DIP- (Deinked-) -Papier, recycelten Fasern, TMP- (thermomechanischem) -Papier, etc. hergestellt, wobei ein Mahlgrad von 600 bis 350 CSF oder von 20 bis 35 °SR angestrebt wird.
Für den Produktionsprozess an modernen Papiermaschinen sowohl zur Herstellung genannter Papiere als auch zur Herstellung von graphischen Papieren mit einem Flächengewicht von 25 bis 150 g/m2 ist es notwendig, den Aschegehalt im Papier so konstant wie möglich zu halten und Prozessschwankungen zu minimieren. An heutigen Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen wird der Aschegehalt konstant gehalten, indem neben der mit den Fasern mitgeführten Asche auch Frischasche zudosiert wird. Die Menge der Frischasche wird durch die Messung des Aschegehaltes im Papier in dem Bereich geregelt, in dem die Papierbahn zu einem Wickel aufgewickelt wird.
Die Retention der Faserstoffbahn in der Siebpartie wird dadurch geregelt, dass die Menge des Retentionsmittels gemäß den im Siebwasser und im Stoffauflauf gemessenen Stoffdichten nachdosiert wird. Es hat sich gezeigt, dass eine Retentionsregelung zu einer besseren Konstanthaltung der Eigenschaften der Faserstoffbahn, beispielsweise der Stoffdichte oder der Blatteigenschaften, führt und sich vorteilhaft auf die Lauffähigkeit der Papiermaschine, d. h. deren Wirkungsgrad, als auch auf die Papierqualität auswirkt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Prozess zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus einer beladenen Faserstoffsuspension zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Aschegehalt in der aus der Faserstoffsuspension erzeugten Faserstoffbahn während der Herstellung der Faserstoffbahn gemessen wird und dass aufgrund des gemessenen Aschegehalts der Faserstoffbahn die Zuführung des Fällungsprodukts zu der dem Stoffauflauf zugeführten Faserstoffsuspension geregelt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Von Vorteil ist insbesondere ein Verfahren, bei dem der Aschegehalt der der Maschine zur Verfügung gestellten Faserstoffsuspension entsprechend dem gemessenen Wert aus der ersten Faserstoffsuspension und einer zweiten, wenigstens im wesentlichen keine Fällungsprodukte enthaltende Fasern aufweisenden Faserstoffsuspension durch Mischung geregelt und anschließend dem Stoffauflauf zugeführt wird.
Vorteilhaft ist es insbesondere auch, wenn der Aschegehalt der der Maschine zur Verfügung gestellten Faserstoffsuspension in der ersten Faserstoffsuspension durch die Dosierung einer ersten, zu fällenden Substanz und einer zweiten, die Fällungsreaktion hervorrufenden und dadurch das Fällungsprodukt erzeugenden Substanz in der ersten Faserstoffsuspension geregelt wird.
Vorteilhaft ist das Fällungsprodukt Calciumcarbonat, das mittels Kohlendioxid aus Caiciumhydroxid gefällt wird.
Vorteilhaft wird das Verfahren auch dadurch ausgestaltet, dass während der Fällung zur Erzeugung des Fällungsprodukts in dem Reaktor der pH-Wert der ersten Faserstoffsuspension geregelt wird. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der jeweilige pH-Wert mit einem entsprechend vorgebbaren Sollwert verglichen und die Regelabweichung über wenigstens eine der folgenden Prozessstellgrößen vermindert oder beseitigt wird: Verweilzeit der Faserstoffreaktion in dem Reaktor, Zuflussgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension, Druck des Kohlendioxids, Temperatur der Faserstoffsuspension und/oder des Caiciumhydroxids, Druck in dem Reaktor, Temperatur und/oder Druck des Kohlendioxids, Konzentration des Kohlendioxids in der flüssigen Phase, Konzentration des Caiciumhydroxids und der Fasern, durch eine spezifische Faseroberfläche.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Maschine zur Durchführung eines Verfahrens. Die Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschine, insbesondere in der Siebpartie, der Pressenpartie, der Trockenpartie oder nach der Trockenpartie vor einem Kalander eine Messanordnung zur Messung des Aschegehalts angeordnet ist, die über eine Signalleitung mit einem in einer Vorrichtung zur Erzeugung der Faserstoffsuspension angeordneten Regler verbunden ist. Damit weist die Maschine eine Steuer- oder Regeleinrichtung zur Einstellung bzw. Regelung des Aschegehalts der aus der Faserstoffsuspension erzeugten Faserstoffbahn, d. h. im Bereich der Papiermaschine nach dem Stoffauflauf, auf.
Durch die Erfindung werden konstante Prozesse zur Herstellung einer Faserstoffbahn gewährleistet, was zu einer Qualitäts- und Effizienzsteigerung führt. Eine Zudosierung von Frischasche ist nicht mehr erforderlich. Retentionsmittel wird eingespart, und der durch Fiber-Loading in die Faserstoffsuspension eingebrachte Ascheanteil lässt sich maximieren, indem dessen Gehalt durch direkte Regelung oder Steuerung eingestellt wird. Hierdurch wird der Gesamtprozess vereinfacht und der Anteil der nicht an die Fasern gebundenen Asche nochmals deutlich reduziert.
Die Regelgröße des Fiber-Loading-Prozesses zur Einstellung des Aschegehalts im Papier ist die Zudosierung des Calciumhydroxid-Anteils. Zusätzlich muss zur Kontrolle des Umsetzungsgrads der Fiber-Loading-Reaktion über eine pH-Wert- Regelung und die Dosierung des Kohlendioxids die Umsetzung der Kalkmilch zu Calciumcarbonat überprüft werden. In Kombination mit einer Retentionsregelung führt dies zu einer hohen Stabilität der Prozesse, d. h. des Fiber-Loading- Prozesses und des Papierherstellungsprozesses. Der Anteil der Asche an dem mit Calciumcarbonat beladenen Faserstoff beträgt zwischen 0,05 und 60 %, bevorzugt zwischen 1 und 40 %.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit einem Füllstoff durch eine chemische Fällungsreaktion mit einem Pumpdisperger,
Fig. 2 eine Ansicht des Pumpdispergers gemäß Fig. 1 in Richtung der Pfeile A, Fig. 3 eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn in einer vereinfachten Darstellung und Fig. 4 ein Schema der Regelanordnung.
Eine Faserstoffsuspension wird in einer Vorrichtung 10 (Fig. 1) einem Pumpdisperger, d. h. einem Pumpfluffer 12, zugeführt und in diesem durch Scherkräfte beaufschlagt, um das Fasermaterial in Individualfasern aufzubrechen, d. h. die Oberflächen der Fasern freizulegen und entsprechend die Kontaktfläche zu vergrößern. Dabei wird der Pumpdisperger 12 gleichzeitig als Reaktor für eine chemische Fällungsreaktion benutzt. Er kann insbesondere so ausgeführt sein, dass sich in einem Reaktionskanal 14 eine Reduktion der Fließgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension ergibt. Im vorliegenden Fall ist er so ausgeführt, dass die Faserstoffsuspension ausgehend von einem zentralen, radial inneren Bereich allgemein radial nach außen transportiert wird. Anstelle des Pumpdispergers 12 und/oder in Verbindung mit diesem kann auch ein statischer Mischer zum Einsatz kommen. Der Reaktionskanal 14 des Pumpdispergers 12 ist zumindest teilweise durch strukturierte Oberflächen begrenzt, die beispielsweise jeweils durch eine Zahnoder Messergarnitur gebildet sein können. Der Reaktionskanal 14 ist zwischen zwei einander gegenüberliegenden Platten 16 mit strukturierten Oberflächen gebildet, zwischen denen die Faserstoffsuspension radial nach außen transportiert wird.
Dem Pumpdisperger 12 ist eine Pfropfenschnecke 18 vorgeschaltet, um die Faserstoffsuspension unter Bildung eines Pfropfens zu verdichten. Der Pfropfenschnecke 18 ist eine Zuführschnecke 20 vorgeschaltet, die in einem zumindest im Wesentlichen zylindrischen Kanal oder Gehäuse 22 angeordnet ist. Der Kanal 22 hat einen Anschluss 24 zum Zuführen eines Gemisches, das beispielsweise zumindest aus der Faserstoffsuspension, Wasser und Calciumoxid und/oder Caiciumhydroxid besteht.
Die Pfropfenschnecke 18 ist drehbar in einem kegelförmigen Kanal 26 angeordnet, dessen Querschnitt sich in Stoffflussrichtung S verjüngt, um die Faserstoffsuspension unter Bildung eines Pfropfens in einem sich an die Pfropfenschnecke 18 anschließenden, unmittelbar vor dem Pumpdisperger 12 angeordneten Kanal 28 zu verdichten. Dieser unmittelbar vor dem Pumpdisperger 12 angeordnete Kanal 28 ist mit einer Förderschnecke 30 versehen und weist einen Anschluss 32 zum unmittelbaren Einleiten von Kohlendioxid in die nicht mehr flüssige, aber noch feuchte Faserstoffsuspension auf. Die Schnecken 18, 20, 30 besitzen entweder eine gemeinsame Antriebswelle 34, oder sie sind zumindest teilweise getrennt antreibbar. Durch ein im Zentrum der Pfropfenschnecke 18 vorgesehenes Drallkreuz 36 wird der Pfropfen aufgelockert, und entsprechend werden die Oberflächen des Fasermaterials vergrößert. Die einander gegenüberliegenden strukturierten Oberflächen der Platten 16 erzeugen Scherkräfte im Faserstoff, wodurch die Kontaktfläche des mit dem an den Fasern angelagerten Caiciumhydroxid reagierenden Kohlendioxids vergrößert und somit eine schnelle und effiziente Reaktion gewährleistet wird. Der Pumpdisperger 12 hat einen zumindest im Wesentlichen tangential zu den Platten 16 angeordneten Auslauf 38 für die eingedickte beladene Faserstoffsuspension. Optional kann auch in diesem Bereich noch eine Kohlendioxid-Zuführung vorgesehen sein, um den gewünschten pH-Wert einzustellen.
Überdies kann der Pumpdisperger 12 einen zumindest im wesentlichen tangential zu den Platten 16 angeordneten Zulauf 40 zur Verdünnung des beladenen Stoffs mit Wasser und/oder Caiciumhydroxid, insbesondere aus einer vorgeschalteten Stoffeindickung, auf weniger als 6 %, vorzugsweise zwischen 3 und 6 %, besitzen. Durch die entsprechende Verdünnung wird der Stoff wieder pumpfähig.
Die Faserstoffsuspension wird beispielsweise durch Auflösen von Zellstoff oder Altpapier mit Zuschlagstoffen in einem Stofflöser 42 erzeugt oder als nicht getrockneter Faserstoff dem Beladungsprozess zugeführt.
Anschließend wird in einem Bereich 44 Calciumoxid oder Caiciumhydroxid, letzeres in trockener oder flüssiger Form, zugeführt und mit der Faserstoffsuspension durchmischt. In einem Bereich 46 wird die Faserstoffsuspension anschließend durch Entwässern soweit eingedickt, bis ein noch feuchter Brei entsteht. Auf diese Weise entsteht eine nicht mehr flüssige, aber noch feuchte Faserstoffsuspension.
Von dem Bereich 46 wird dann die beladene Faserstoffsuspension in den Pumpdisperger 12 geleitet, in dem das Kohlendioxid eingebracht wird.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Beladen von in einer Faserstoffsuspension enthaltenen Fasern mit einem Füllstoff stellt lediglich eine mögliche Vorrichtung aus einer Vielzahl von möglichen Vorrichtungen dar. Weitere Vorrichtungen mit exemplarischen Charakter sind beispielsweise auch aus den bereits genannten deutschen Offenlegungsschriften DE 100 33 979 A1 und DE 102 04 254 A1 bekannt, wobei auch die deutsche Patentanmeldung „FL-hoher Aschegehalt" des Anmelders mit dem Anmeldeaktenzeichen HPP11846 DE ein mögliche Vorrichtung zeigt.
Innerhalb einer sich an den in Fig. 1 und 2 dargestellten Bereich zur Faserstoffaufbereitung anschließenden Maschine 48 (Fig. 3) zur Herstellung einer Faserstoffbahn 50, die einen Stoffauflauf 52, eine Siebpartie 54, eine Pressenpartie 56, eine Trockenpartie 58, ein Auftragwerk 60 zum Auftragen von Leim sowie Kalander 62, 64 und eine Wickeleinrichtung 66 umfasst, ist eine Messanordnung 68 zur Online-Messung, des Aschegehaltes der Faserstoffbahn 50 vorhanden, die entweder in der Siebpartie 54, in der Pressenpartie 56 oder in der Trockenpartie 58 oder nach dieser, beispielsweise vor dem Kalander 64, angeordnet ist. Besonders geeignet ist die Positionierung der Messanordnung 68 in der Trockenpartie 58. Die Messanordnung 68 ist über eine Signalleitung 70 mit einem in der Vorrichtung 10 oder nach dieser angeordneten Regler 72 (Fig. 4) zur Regelung der Zusammensetzung der Faserstoffsuspension verbunden.
Die Messanordnung 66 erfasst, beispielsweise optisch, den Aschegehalt der Faserstoffbahn 50 als Regelgröße und bildet daraus eine elektrische Signalgröße, die sie dem Regler 72 zuführt. Dieser erzeugt seinerseits Signalgrößen für die Zugabe von Calciumoxid oder Caiciumhydroxid 74, für die damit stöchiometrisch einhergehende Kohlendioxid-Zugabe 76, für die Zugabe von Verdünnungswasser 78 und für die Zugabe weiterer Chemikalien 80, beispielsweise eines Retentionsmittels, in einem Bereich 82, der entweder innerhalb des Reaktors für die Erzeugung der beladene Fasern enthaltenden Faserstoffsuspension oder nach diesem angeordnet ist.
Der Regler 72 regelt vorzugsweise auch, soweit vorhanden, die Zugabe oder Beimischung einer aus einer anderen Vorrichtung über eine Leitung 84 durch ein Ventil 86 zugeführten Faserstoffsuspension, deren Fasern nicht mit Calciumcarbonat beladen sind, um den Anteil der Faserstoffsuspension mit beladenem Faserstoff zu vermindern oder zu erhöhen, der über eine Leitung 88 dem Stoffauflauf 52 zugeführt wird. Bezuqszeichenliste
10 Vorrichtung
12 Pumpfluffer
14 Reaktionskanal
16 Platten
18 Pfropfenschnecke
20 Zuführschnecke
22 Kanal oder Gehäuse
24 Anschluss
26 Kanal
28 Kanal
30 Förderschnecke
32 Anschluss
34 Antriebswelle
36 Drallkreuz
38 Auslauf
40 Zulauf
42 Stofflöser
44 Bereich
46 Bereich
48 Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn
50 Faserstoffbahn
52 Stoffauflauf
54 Siebpartie
56 Pressenpartie
58 Trockenpartie
60 Auftragwerk
62 Kalander
64 Kalander
66 Wickeleinrichtung
68 Messanordnung 70 Signalleitung
72 Regler
74 Zugabe von Calciumoxid oder Caiciumhydroxid
76 Kohlendioxid-Zugabe 78 Zugabe von Verdünnungswasser
80 Zugabe weiterer Chemikalien
82 Bereich
84 Leitung
86 Ventil 88 Leitung

Claims

Verfahren und Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Faserstoffbahn in (50) einer einen Stoffauflauf (52), eine Siebpartie (54), eine Pressenpartie (56) und eine Trockenpartie (58) umfassenden Maschine (48) unter Einsatz einer ersten, Fasern enthaltenden Faserstoffsuspension, in der die Fasern in einem Reaktor (12) durch einen Fällungsprozess wenigstens teilweise mit einem einen Anteil der in der Faserstoffbahn (50) enthaltenen Asche bildenden Fällungsprodukt beladen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Aschegehalt in der aus der Faserstoffsuspension erzeugten Faserstoffbahn (50) während der Herstellung der Faserstoffbahn (50) gemessen wird und dass aufgrund des gemessenen Aschegehalts der Faserstoffbahn (50) die Zuführung des Fällungsprodukts zu der dem Stoffauflauf (52) zugeführten Faserstoffsuspension geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aschegehalt der der Maschine (48) zur Verfügung gestellten Faserstoffsuspension entsprechend dem gemessenen Wert aus der ersten Faser- stoffsuspension und einer zweiten, wenigstens im wesentlichen keine Fällungsprodukte enthaltende Fasern aufweisenden Faserstoffsuspension durch Mischung geregelt und anschließend dem Stoffauflauf (52) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aschegehalt der der Maschine (48) zur Verfügung gestellten Faserstoffsuspension in der ersten Faserstoffsuspension durch die Dosierung einer ersten, zu fällenden Substanz und einer zweiten, die Fällungsreaktion hervorrufenden und dadurch das Fällungsprodukt erzeugenden Substanz in der ersten Faserstoffsuspension geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fällungsprodukt Calciumcarbonat ist, das mittels Kohlendioxid aus Caiciumhydroxid gefällt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Fällung zur Erzeugung des Fällungsprodukts in dem Reaktor (12) der pH-Wert der ersten Faserstoffsuspension geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige pH-Wert mit einem entsprechend vorgebbaren Sollwert verglichen und die Regelabweichung über wenigstens eine der folgenden Prozessstellgrößen vermindert oder beseitigt wird: Verweilzeit der Faserstoffreaktion in dem Reaktor (12), Zuflussgeschwindigkeit der Faserstoffsuspen- sion, Druck des Kohlendioxids, Temperatur der Faserstoffsuspension und/oder des Caiciumhydroxids, Druck in dem Reaktor (12), Temperatur und/oder Druck des Kohlendioxids, Konzentration des Kohlendioxids in der flüssigen Phase, Konzentration des Caiciumhydroxids und der Fasern, durch eine spezifische Faseroberfläche. Maschine (48) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschine (48), insbesondere in der Siebpartie (54), der Pressenpartie (56), der Trockenpartie (58) oder nach der Trockenpartie (56) vor einem Kalander (62, 64) eine Messanordnung (68) zur Messung des Aschegehalts angeordnet ist, die über eine Signalleitung (70) mit einem in einer Vorrichtung (10) zur Erzeugung der Faserstoffsuspension angeordneten Regler (72) verbunden ist.
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