NO964593L

NO964593L - Procedure for painting paper fibers

Info

Publication number: NO964593L
Application number: NO964593A
Authority: NO
Inventors: Frank Peter Meltzer; Josef Schneid
Original assignee: Voith Sulzer Stoffaufbereitung
Priority date: 1995-12-16
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 1997-06-17
Also published as: DE59606710D1; EP0779391B1; EP0779391A1; ATE200322T1; CA2192728A1; NO964593D0; DE19547069A1

Abstract

A process for milling paper fibres (F) in an aqueous suspension entails mechanically stressing the fibres between opposing milling tools (3, 3', 4, 4') moving relative to each other to such an extent that their length is shortened, their surfaces extended or both. They are milled in at least two consecutive stages (1, 2), the primary milling stage (1) being implemented with milling tools (3, 3') from which at least one faces the opposing tool with a porous abrasive surface having a depth of roughness of at least 0.2 mm. In the secondary stage (2) the tools (4, 4') making contact with the fibres are milling bars or blade trimmings which work against one another.

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for maling av papirfibre ifølge ingressen til krav 1. The invention relates to a method for painting paper fibers according to the preamble of claim 1.

Fremgangsmåten ifølge det ovennevnte har vært anvendt i lengre tid, da de for papir-fremstilling nødvendige cellulosefibrene først får de ønskede egenskapene etter en male-behandling. Men også fibre utvunnet fra brukt papir må ofte males før gjenbruk. The method according to the above has been used for a long time, as the cellulose fibers required for paper production only acquire the desired properties after a painting treatment. But also fibers extracted from used paper often have to be ground before reuse.

En betraktelig del av driftskostnadene, som påføres ved maling av fiberstoffer i cellulose- og papirindustrien, kommer fra energikostnadene. Derfor har det allerede vært en bestrebelse på å finne malefremgangsmåter, med hvilke - målt etter det ønskede resultatet - et ikke for høyt energiforbruk brukes. Da målsetningene ved fiberstoff-behandling er forskjellige alt etter anvendelsestilfeller er også bedømmelsen av male-effekten forskjellig. I mange tilfeller angis den innsatte energien i forhold til måle-resultatet i for eksempel målearbeid (kilowattime) enten pr. tonn fiberstoff og malingsgradøkning eller pr. tonn fiberstoff og fasthetsøkning. Den oppnådde malingsgraden måles for det meste ifølge metoden "Schopper Riegler", ved hvilken hovedsakelig vann-opptaket registreres. A considerable part of the operating costs, incurred when dyeing fiber materials in the cellulose and paper industry, comes from energy costs. Therefore, there has already been an effort to find painting methods, with which - measured by the desired result - a not too high energy consumption is used. As the objectives for fiber fabric treatment are different depending on the application, the assessment of the painting effect is also different. In many cases, the input energy is stated in relation to the measurement result in, for example, measurement work (kilowatt hours) either per tonne of fiber material and paint grade increase or per tonnes of fibrous material and increase in firmness. The degree of paint achieved is mostly measured according to the "Schopper Riegler" method, by which mainly the water absorption is recorded.

De for maling anvendte måleverktøyene benevnes også garnityrer og innbygges i målemaskiner - såkalte raffinører. Slike målemaskiner har minst en rotor og minst en stator med enten skivering- eller kjeglestumpformede flater, på hvilke måleverktøyene eller garnityrene anbringes, slik at det mellom disse kan dannes malespalter. Oppviser måle-verktøyene steg og spor på arbeidsflatene, snakker man om "knivgarnityr". Det finnes også imidlertid måleverktøy, ved hvilke maleflatene som vender mot stoffstrømmen har en hard porøs struktur med en ruhetsdybde på fra en tidel til omtrent tre millimeter. Mellom disse maleflatene holdes ofte imidlertid noen kanaler frie for stofføring. Strukturen må ikke endre seg for mye over tid. Den må altså ikke bli glatt med tiltagende slitasje av garnityren. The measuring tools used for paint are also called garnishes and are built into measuring machines - so-called refiners. Such measuring machines have at least one rotor and at least one stator with either disc ring or frustoconical surfaces, on which the measuring tools or garnishes are placed, so that grinding gaps can be formed between them. If the measuring tools show steps and grooves on the work surfaces, we speak of "knife set". However, there are also measuring tools in which the grinding surfaces facing the material flow have a hard porous structure with a roughness depth of from one tenth to approximately three millimeters. Between these painting surfaces, however, some channels are often kept free of material flow. The structure must not change too much over time. It must therefore not become smooth with increasing wear of the garnish.

Det er oppfinnelsens oppgave å tilveiebringe en ny malefremgangsmåte, med hvilken den for maling av fibre anvendte energien er mindre enn tidligere. Slitasjen på de anvendte måleverktøyene skal også være så liten som mulig ved fremgangsmåten. It is the task of the invention to provide a new grinding method, with which the energy used for grinding fibers is less than before. The wear and tear on the measuring tools used must also be as small as possible during the procedure.

Denne oppgaven løses ifølge karakteristikken til krav 1. De etterfølgende uselvstendige kravene beskriver spesielt fordelaktige utførelsesformer. This task is solved according to the characteristics of claim 1. The subsequent independent claims describe particularly advantageous embodiments.

Med hjelp av fremgangsmåten er det mulig å sette inn energien optimalt: I begynnelsen av malingen, når fiberstoffenes malingsgrad enda er relativt lav, kan man på grunn av de hardporøse malefiatenes abrasive virkning oppnå en overraskende hurtig malingsgrad-økning. Dette gjelder også sammenlignet med spesielle "skjærende garnityrer", slik de ofte anvendes i det initielle området av malingen. De slik formalte fibrene bringes deretter i det sekundære malingstrinnet med knivgarnityrer svært økonomisk til den ønskede sluttilstanden. With the help of the method, it is possible to use the energy optimally: At the beginning of painting, when the degree of grinding of the fiber materials is still relatively low, due to the abrasive effect of the hard porous malefiates, you can achieve a surprisingly rapid increase in the degree of grinding. This also applies when compared to special "cutting garnishes", as they are often used in the initial area of the paint. The fibers milled in this way are then brought in the secondary grinding step with knife sets very economically to the desired final state.

For det primære malingstrinnet er det avgjørende at de nevnte hardporøse metallflatene er tilstede på minst en side av malingsverktøyet. Dette gir den mulighet å la slike malingsflater også arbeide mot konvensjonelle knivgarnityrer. Kanalene som befinner seg mellom knivlistene kan i et slikt tilfelle sørge for en tilstrekkelig transport av fiber-stoffsuspensjonen som skal males, for eksempel også uten at det er nødvendig med kanaler på de porøse metallflatene. Da finner som følge av det hardporøse måle-verktøyet, som ligger motsatt av knivlistene, den spesielt gunstige abrasive malings-behandlingen sted. Stofftransporten i målemaskinen forsterkes, når knivgarnityren av en slik kombinasjon er festet til rotoren. Med de mange mulige kravene til male-utvikling overlates det til fagmannen hvordan han utformer måleverktøyene som beveger seg i forhold til hverandre under hensyntagen til de i kravene nevnte kjenne-tegn. For the primary painting step, it is crucial that the aforementioned hard porous metal surfaces are present on at least one side of the painting tool. This gives it the opportunity to let such paint surfaces also work against conventional knife sets. In such a case, the channels located between the knife strips can ensure a sufficient transport of the fiber-material suspension to be painted, for example also without the need for channels on the porous metal surfaces. Then, as a result of the hard porous measuring tool, which is located opposite the knife strips, the particularly favorable abrasive paint treatment takes place. The material transport in the measuring machine is enhanced when the knife set of such a combination is attached to the rotor. With the many possible requirements for paint development, it is left to the expert how he designs the measuring tools that move in relation to each other, taking into account the characteristics mentioned in the requirements.

Ved gjennomføringen av fremgangsmåten kan alt etter anleggsstørrelse flere målemaskiner anvendes slik at for hvert malingstrinn står minst en maskin til rådighet. Ved dette kan hvert maletrinn reguleres ytelsesmessig separat, altså optimalt tilpasses dette trinnets spesielle maleoppgave og malefiatenes egenskaper. Videre blir malingen jevnere. Dessuten er det ved fremgangsmåten ofte av fordel når hver maskin overfører kun et relativt lavt spesifikt målearbeid (kilowattime/tonn). When carrying out the procedure, depending on the size of the plant, several measuring machines can be used so that at least one machine is available for each painting stage. In this way, each painting stage can be regulated separately in terms of performance, i.e. optimally adapted to the special painting task of this stage and the properties of the paint fiats. Furthermore, the paint becomes smoother. In addition, it is often advantageous in the method when each machine only transfers a relatively low specific measurement work (kilowatt hours/tonne).

Det er mulig, innenfor et maletrinn, være det seg det primære eller sekundære, å kople flere raffinører i rekke eller også parallelt. It is possible, within a grinding stage, be it primary or secondary, to connect several refiners in series or also in parallel.

Ved de i de sekundære maletrinnene anvendte maskinene er det av ytterligere fordel å anvende garnityrer med kniver av keramikk/metallkompositt, som er spesielt godt egnet for fibre med midlere og høyere malingsgrad. Disse har også en ekstremt lav avrivning. Slike garnityrer med en komposittkonstruksjon og en hovedsakelig glatt, ikke abrasiv overflate er kjent for eksempel fra EP 0 575 685 Al. In the machines used in the secondary grinding steps, it is of further advantage to use garnishes with knives of ceramic/metal composite, which are particularly well suited for fibers with medium and higher grinding degrees. These also have an extremely low tear-off. Such garnishes with a composite construction and a mainly smooth, non-abrasive surface are known, for example, from EP 0 575 685 Al.

Oppfinnelsen og dennes fordeler forklares ved hjelp av tegninger. Her viser:The invention and its advantages are explained with the help of drawings. Here shows:

Figur 1 skjematisk fremgangsmåtens ifølge oppfinnelsen trinn,Figure 1 schematically steps of the method according to the invention,

figur 2 skjematisk en variasjon av primærmaletrinnet,figure 2 schematically a variation of the primary grinding step,

figur 3 skjematisk et hardporøst måleverktøy,figure 3 schematically a hard porous measuring tool,

figur 4 skjematisk en del av knivgarnityren,figure 4 schematically part of the knife set,

figur 5 skjematisk malingsgradutviklingen i diagrammet.figure 5 schematically the development of the degree of paint in the diagram.

I figur 1 ser man det primære malingstrinnet 1 og det derpå følgende sekundære malingstrinnet 2. Suspensjonsstrømmen med papirfibrene F er angitt som pil, som forløper gjennom begge malingstrinnene. Ved det viste eksempelet dreier det seg om en realisering med skiveraffinører. I det primære malingstrinnet 1 anvendes måleverktøyet 3 og 3', som beveger seg i forhold til hverandre. Antydet er en stator 7 og en rotor 8, som er plassert og bevegelig i forhold til hverandre, idet det mellom de på disse seg befinnende måleverktøy 3 og 3' danner den egentlige malespalten 1. Ved dette eksempelet arbeider to hardporøse måleverktøy mot hverandre. Det i det primære malingstrinnet 1 formalte fiberstoffet når deretter inn i det sekundære malingstrinnet 2. Dette er utstyrt med måleverktøy 4 og 4', som respektive er konvensjonelle knivgarnityrer, som er festet på en stator 9 henholdsvis rotor 10. Figure 1 shows the primary painting stage 1 and the subsequent secondary painting stage 2. The suspension flow with the paper fibers F is indicated as an arrow, which runs through both painting stages. In the example shown, it concerns an implementation with disc refiners. In the primary painting step 1, the measuring tools 3 and 3' are used, which move in relation to each other. What is implied is a stator 7 and a rotor 8, which are positioned and movable in relation to each other, as the actual grinding gap 1 forms between the measuring tools 3 and 3' located on them. In this example, two hard porous measuring tools work against each other. The fiber material milled in the primary grinding stage 1 then enters the secondary grinding stage 2. This is equipped with measuring tools 4 and 4', which are respectively conventional knife sets, which are fixed on a stator 9 and rotor 10, respectively.

Den i figur 1 viste utførelsesformen er kun en av de tenkte muligheter.The embodiment shown in figure 1 is only one of the possible possibilities.

I figur 2 er det vist en variant, ved hvilken det primære malingstrinnet 1 oppviser såvel et hardporøst måleverktøy 3 som et med malelister 6 forsynt måleverktøy 3'. I det her viste tilfellet er knivgarnityren festet på rotoren 8, noe som fører til forbedret stoff-transport. Dette kan av og til være uønsket, da det derved ville kunne bygge seg opp et for høyt trykk. I et slikt tilfelle ville man fiksere knivgarnityren i statoren 7. Derved ville under omstendigheter også en jevnere utmåling kunne ventes. Figure 2 shows a variant in which the primary painting step 1 exhibits both a hard porous measuring tool 3 and a measuring tool 3' provided with paint strips 6. In the case shown here, the knife set is attached to the rotor 8, which leads to improved material transport. This can occasionally be undesirable, as too high a pressure could thereby build up. In such a case, the knife set would be fixed in the stator 7. Thereby, under certain circumstances, a more even measurement could also be expected.

Selv om det ikke er vist, der dette er selvfølgelig, kan fremgangsmåten også realiseres i de i og for seg kjente kjegleraffinørene, idet igjen et primært og et sekundært malingstrinn ifølge kravene velges. Although it is not shown, where this is of course, the method can also be realized in the cone refiners known per se, since again a primary and a secondary grinding stage are selected according to the requirements.

Figur 3 viser et måleverktøys del med porøse abrasive maleflater 5, som - som allerede angitt - enten kan arbeide sammen med knivgarnityrer eller også igjen med hardporøse flater. Ruhetsdybden T er tegnet overdrevent stor og angitt ved målpil. Figure 3 shows the part of a measuring tool with porous abrasive grinding surfaces 5, which - as already indicated - can either work together with knife sets or again with hard porous surfaces. The roughness depth T is drawn excessively large and indicated by a target arrow.

For å gjøre fremstillingen fullstendig er det i figur 4 vist en del av en i og for seg kjent knivgarnityr med målelister 6. To make the presentation complete, figure 4 shows a part of a known knife set with measuring strips 6.

Figur 5 viser et ikke ubetinget i målestokk skissert diagram for målgradutvikling. Abscissen 12 angir det spesifikke arbeidet, for eksempel i kilowattimer/tonn og ordinat-aksen 11 angir maleutviklingen, for eksempel målt i grad Schopper Riegler. Mellom punktene A og B males i det primære maletrinnet og mellom punktene B og C i det sekundære. Tilsvarende er avsnittene 13 og 14 på abscissen 12. Maleutviklingen ifølge denne fremgangsmåten er vist ved kurven K 1. Man ser en energimessig gunstigere malingsgradutvikling, enn når det males i ett trinn (kurven K 2). Figure 5 shows a not unconditionally scaled diagram for target degree development. The abscissa 12 indicates the specific work, for example in kilowatt-hours/tonne and the ordinate axis 11 indicates the grinding progress, for example measured in degrees Schopper Riegler. Between points A and B are painted in the primary painting step and between points B and C in the secondary. Correspondingly, sections 13 and 14 are on the abscissa 12. The grinding development according to this method is shown by the curve K 1. You see an energy-wise more favorable grinding degree development than when grinding is done in one step (curve K 2).

Claims

1. Process for painting paper fibers (F) in aqueous suspension, in which the fibers are loaded in such a way between measuring tools (3, 3', 4, 4') that are movable in relation to each other and placed against each other, that the lengths of the fibers are shortened and/or the surfaces are increased, characterized by the fact that the paper fibers (F) are ground one after the other in at least two grinding steps (1,2), the primary grinding step (1) being carried out with such measuring tools (3,3') where at least one on its side facing the counter tool exhibits at least a porous abrasive grinding surface (5) with a roughness depth of at least 0.2 mm and the second grinding step (2) is carried out with the measuring tool (4.4') with fiber-touching grinding strips (6), so-called knife garnishes, which work against each other.

2. Method according to claim 1, characterized in that the roughness depth (T) of the measuring tools (3,3') used in the primary grinding step (1) is at least 1 mm.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the grain diameter of the porous abrasive malefiats (5) in the primary grinding step (1) is at least 2 mm.

4. Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the roughness depth (T) is at least 1 mm.

5. Method according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the measuring tools (3, 3') used in the primary grinding step (1), which have the porous abrasive grinding surfaces (5), at least partially consist of a porous ceramic -metallic composite material.

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the primary grinding step (1) the measuring tool (3,3') works with abrasive surfaces against each other.

7. Method according to one of claims 1-5, characterized in that in the primary grinding step (1) measuring tools (3) with abrasive surfaces (5) are placed and moved against other measuring tools (3') with grinding strips (6'), so-called knife sets.

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the primary grinding step (1) is brought to a grinding degree of between 18 to 24° Schopper Riegler.

9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring tools (4, 4') in the secondary grinding step (2) are knife sets, whose grinding parts consist of a ceramic composite material with a mainly smooth surface.

10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring tools (3,3',4,4') are pressed against each other with adjustable force.

11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that different measuring machines are used for the two grinding stages (1,2).

12. Method according to claim 11, characterized in that the specific work transferred to the paper fibers in the different measuring machines is different.

13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the two grinding steps (1,2) is carried out in several successively connected measuring machines.

14. Method according to one of claims 1 - 10, characterized in that the two grinding steps (1,2) are carried out in the same measuring machine.