WO2005121446A1 - Verfahren zur herstellung einer papierbahn und papiermaschine - Google Patents

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WO2005121446A1
WO2005121446A1 PCT/EP2005/005976 EP2005005976W WO2005121446A1 WO 2005121446 A1 WO2005121446 A1 WO 2005121446A1 EP 2005005976 W EP2005005976 W EP 2005005976W WO 2005121446 A1 WO2005121446 A1 WO 2005121446A1
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WO
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paper
paper machine
paper web
machine according
calender
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PCT/EP2005/005976
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English (en)
French (fr)
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Klaus Doelle
Volker Niggl
Bernd Gueldenberg
Holger Humberg
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
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Priority to CA002569885A priority patent/CA2569885A1/en
Priority to EP05754486A priority patent/EP1759057A1/de
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Priority to US11/608,430 priority patent/US20070107861A1/en

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a satined paper web in a paper machine.
  • Black satin is the high local compression in the satin of uncoated wood-containing paper or in the case of coated wood-containing paper, which leads to reduced light-scattering interfaces between the fibers and air, which results in transparent areas in the sheet structure when viewed in transmitted light. They occur primarily at fiber crossing points, which as local points of increased mass per unit area are exposed to the greatest compressive stresses in the calender. The areas that are transparent in transmitted light appear dark in reflected light, since the light is transmitted and is reflected only to a small extent. The paper therefore has a "gray" spotted appearance.
  • the black satin is created by collapsing fibers during the satin process. The fiber becomes transparent because of the missing boundary layer between fiber and air and air and fiber in the lumen, i.e. in the cavities of the fibers.
  • this object is achieved in that the paper web is produced using a fibrous suspension containing fibers that are partially loaded with ash.
  • ash is fed in using the fiber loading process, for example according to DE 102 04 254 A1
  • the ash is precipitated directly in the fibers and bound to them.
  • ash also deposits in the cavities of the fibers. Black satin is prevented because there is a fiber-ash boundary layer and an ash-fiber boundary layer even with collapsed fibers.
  • the black satin index is reduced by at least 10% with the same final roughness.
  • the final roughness of the paper is reduced by at least 12%.
  • a method is particularly advantageous in which the paper web is guided in the paper machine through a calender having a plurality of nips, with line loads of more than 50 kN / m being exerted on the paper web in the nips.
  • the paper web is over-dried to a moisture content of less than 5% and then rewet to a moisture content of more than 7% before the calender.
  • the invention also relates to a paper machine for producing a satined paper web according to one of the methods listed above.
  • the paper machine is characterized in that it comprises a device for loading a fiber suspension with ash.
  • the advantages of this direction are valid for both online and offline production of the paper web, i.e. even if the device for loading the fiber suspension and the machine for producing the paper web are not arranged one behind the other and the process of paper production immediately after loading the Fibrous suspension with ash takes place.
  • the paper can cope with higher line loads in the calender and the paper web can be made more smooth.
  • the device advantageously comprises a static mixer, a preparation device for introducing calcium oxide or calcium hydroxide, a press or dewatering screw, a compensating reactor or a leveling screw, a vessel serving as a crystallizer, a further static mixer, a carbon dioxide storage container or an additional device for the recovery of carbon dioxide.
  • it comprises a high-consistency cleaner and / or a carbon dioxide heater and / or a storage container for press water or for water extracted in the dewatering screw.
  • the filtrate of the pulp suspension obtained in the dewatering screw can be returned via a line to a storage tank or another upstream device for processing the pulp suspension.
  • an additional washing device for cleaning the fiber suspension is arranged after the vessel serving as the crystallizer.
  • the paper machine also advantageously includes a twin wire former. At least one shoe press is preferably provided in the press section downstream of this.
  • the paper machine preferably has a calender with a number of nips to reduce roughness and increase smoothness.
  • An arrangement for rewetting the paper web is preferably arranged in front of the calender.
  • the rewetting is advantageously achieved by means of a steam blow box, which also increases the gloss of the paper.
  • LWC light weight coated
  • MWC medium weight coated
  • the fiber suspension is introduced into a press arrangement for pressing out a filtrate.
  • the filtrate is then at least partially returned to an arrangement for dissolving the pulp suspension, i.e. that is, in an input-side storage vessel, for example in a storage container.
  • the calcium hydroxide is at least partially added to the pulp dissolver assembly.
  • a pH between 7 and 12, especially between 9 and 12 is maintained.
  • Calcium hydroxide in aqueous or in dry form or calcium oxide is mixed into the aqueous paper pulp in a range between 0.01 and 60% of the solid content present.
  • a static mixer, feed hopper or pulping system is used for the mixing process; a pH in the range between 7 and 12, preferably between 9 and 12, is used here.
  • the reactivity of the calcium hydroxide is between 0.01 seconds and 10 minutes, preferably between 1 second and 3 minutes.
  • Dilution water is mixed in according to the specified reaction parameters.
  • Carbon dioxide is mixed in according to the reaction parameters in a damp paper stock dimension. Calcium carbonate precipitates in the carbon dioxide atmosphere.
  • the high mechanical skills of the end product achieved through the high degree of grinding have a positive effect on the production of all types of paper, since due to process-related mechanical loads in the different sections of the paper machine, such as in the press section, the dryer section or in the area in which the paper web is rolled up is, the intermediate product and the end product to be manufactured is subjected to high mechanical loads through the use of reeling, winding, rewinding and converting machines.
  • the energy input during the grinding process i.e. H. the amount of heat and the resulting heating is controlled. Crystals of various shapes can be produced according to the control.
  • the pretreatment of the fiber suspension according to the invention also creates the prerequisite for better drying, by means of which the efficiency in the production of all types of paper is increased. Residual moisture in the range between 1 and 20% is an advantage.
  • the invention also achieves higher degrees of whiteness and / or higher optical values with a brightness which is better by up to 15 brightness points in the production of all types of paper.
  • the process temperature is preferably between ⁇ 15 and 120 ° C., in particular between 20 and 90 ° C.
  • Rhombohedral, scalalenohedral and spherical crystals are preferably produced, the crystals having dimensions between 0.05 and 5 ⁇ m, in particular between 0.3 and 2.5 ⁇ m.
  • Static and / or movable, in particular rotating, mixing elements are used to produce a fibrous stock suspension loaded with calcium carbonate.
  • the process can be carried out in a pressure range between 0 and 15 bar, in particular between 0 and 6 bar.
  • the method is also advantageously carried out at a pH between 6 and 10, in particular between 6.5 and 8.5.
  • the reaction time here is between 0.01 seconds and 1 minute, in particular between 0.05 and 10 seconds.
  • Another advantage of using the technology according to the invention in the paper types listed above is that they can also be processed further in a calender. Due to the fact that when using fiber loading technology, fiber loading particles are deposited in, around and on the fibers, the blackening, i. H. Black satin, avoided.
  • the fiber material produced with the fiber loading combination process technology according to the invention has a higher drainage capacity than conventionally produced fiber material, which is in the range between 5 and 100 ml CSF or from 0.2 to 15 ° SR and is dependent on the required degree of grinding and filler content.
  • This pulp has a lower water retention of about 2 to 25%, depending on the raw material used for papermaking. Compared to conventional fiber, the water can be removed from the fiber suspension more quickly, and the fiber dries correspondingly faster. This also has a positive impact on the rewetting, which is less in the paper manufacturing process, and on the printability of the paper types produced.
  • FIG. 1 shows a diagram of the preparation of a fiber suspension for use in a machine for producing a fibrous web
  • FIG. 2 shows the black satin as a function of the roughness of a paper web
  • FIG. 3 shows an embodiment of a paper machine for producing satinized paper.
  • a pipeline system 1 (FIG. 1) is provided for a fiber suspension and is equipped with control valves 2, 3.
  • the control valve 2 is arranged in a line 4, via which the piping system 1 is connected to a static mixer 5.
  • Dilution water is fed into the mixer 5 via a valve 6.
  • a mixer 7 or a container for storing the fiber suspension is arranged downstream of the mixer 5 in the flow direction of the fiber suspension.
  • the pulp suspension is pumped from the chest 7 to a further static mixer 9 by a pump 8.
  • Dilution water is also supplied to the mixer 9 via a valve 10.
  • the inflow of a suspension of calcium hydroxide is controlled via a valve 11, which is attached in a line 12.
  • a preparation device 13 in which solid calcium oxide or calcium hydroxide is introduced into water.
  • the preparation device 13 is supplied with water via a line 14 with a valve 15.
  • the suspension generated in the preparation device 13 is introduced into the line 12 via a pump 16.
  • a pulp suspension mixed with calcium hydroxide thus flows from the mixer 9 into a line 17 with a valve 18 to a dewatering screw 19 in which water is withdrawn from the pulp suspension, which water is returned, for example via a line 20, to the mixer 5 as dilution water.
  • the water extracted in the dewatering screw 19 can also be passed to a storage container 21 for the fiber suspension, or it is returned to the mixer 9.
  • the pH value in the units upstream of the dewatering screw 19 can be determined by the reflux of water containing calcium hydroxide increase and adjust.
  • the fiber suspension passes through a line 22 to a leveling screw 23 in order to even out the fiber suspension.
  • a vessel 25 (crystallizer).
  • This is connected to a carbon dioxide reservoir 30 via a line 29 equipped with valves 26, 27 and a pump 28 for supplying carbon dioxide.
  • carbon dioxide is introduced into the crystallizer 25 in order to produce the desired precipitation reaction of calcium hydroxide and carbon dioxide to form calcium carbonate as a filler in the fibers of the fibrous material.
  • the carbon dioxide storage container 30 is additionally connected to the leveling screw 23 via a further line 31 branching off from line 29 and equipped with a valve 32. As a result, carbon dioxide can also be introduced into this in order to at least partially carry out the precipitation reaction there.
  • Line 29 is also connected to a static mixer 34 via a further valve 33. This serves to add further carbon dioxide to the fibrous material suspension flowing out of the crystallizer 25 via a line 36 provided with a valve 35.
  • the fiber suspension flows out of the mixer 34 into a mixing container 37.
  • a storage container 38 can be arranged, which also serves as a filtration device.
  • calcium carbonate-enriched filtrate is returned to the storage tank 7 or to another upstream unit for the treatment of the dilution water or the fiber suspension.
  • the mixing container 37 is equipped with a rotor 39 for mixing the fiber suspension.
  • the fiber suspension either flows directly from the mixer 34 to a headbox of a paper machine or is subjected to a further mechanical treatment, for example in a refiner feed chest.
  • the mixer 34 can also be fed from the pipeline system 1 via the valve 3 and a line 40 in which it is attached, fiber suspension which has not yet been subjected to calcium hydroxide.
  • Dilution water mixed with process water flows from the container 21 via a line 43, a pump 44 and a valve 45 to the crystallizer 25.
  • a high-consistency refiner 46 is advantageously arranged within line 4.
  • a heater 47 for the carbon dioxide supplied from the storage container 30 is also optional. The heater 47 works with superheated steam, which is fed in via an inlet 48 and discharged again via an outlet 49.
  • SC-A paper or SC-B paper certain upper limits must be set for the in micrometers according to the PPS -Measurement method measured roughness R for the black satin S (Blackening index) as a function of the roughness. Only paper with values below the limits for roughness and black satin can be used. Satin papers are particularly suitable for gravure printing. In order to achieve the required smoothness of the paper surface, these papers are smoothed in calender nips, otherwise defects will appear in the printed image.
  • the quality of the paper is therefore improved by Voids in the fibers are loaded with ash, which enables much higher linear forces in the nips of the calender, and the number of nips of the calender can be reduced compared to the prior art, thus increasing the efficiency of the calender while reducing the black satin.
  • a single-row dryer section 52 connects to the press section 51.
  • the paper web is smoothed in a calender 53 with a plurality of pairs of rollers.
  • the paper web is then wound up in a winding device 54.

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer satinierten Papierbahn in einer Papiermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn unter Einsatz einer teilweise mit Asche beladene Fasern enthaltenden Faserstoffsuspension herge­stellt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Papierbahn und Papiermaschine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer satinierten Pa- pierbahn in einer Papiermaschine.
Bei nach dem Stand der Technik hergestellten Papieren wird festgestellt, dass ein Zusammenhang zwischen der Schwarzsatinage zur Rauhigkeit und dem Glanz des Papiers besteht. Schwarzsatinage ist die bei starker Satinage eines unge- strichenen holzhaltigen Papiers oder bei einem gestrichenen holzhaltigen Papier im Papierblatt hohe lokale Verdichtung, die zu reduzierten lichtstreuenden Grenzflächen zwischen den Fasern und Luft führt, woraus bei Betrachtung im Durchlicht transparente Stellen im Blattgefüge resultieren. Sie treten vornehmlich an Faserkreuzungspunkten auf, die als lokale Stellen erhöhter flächenbezogener Masse den größten Druckspannungen im Kalander ausgesetzt sind. Die im Durchlicht transparenten Stellen erscheinen im Auflicht dunkel, da das Licht transmittiert und nur zu einem geringen Teil reflektiert wird. Das Papier hat daher ein „graues" geflecktes Aussehen. Die Schwarzsatinage entsteht durch kollabierende Fasern beim Satinageprozess. Die Faser wird wegen der fehlenden Grenzschicht zwischen Faser und Luft sowie Luft und Faser im Lumen, d. h. in den Hohlräumen der Fasern, durchsichtig.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Schwarzsatinage in der Papierbahn zu begrenzen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Papierbahn unter Einsatz einer teilweise mit Asche beladene Fasern enthaltenden Faserstoffsuspension hergestellt wird. Bei der Zuführung von Asche mit Hilfe des Fiber-Loading-Prozesses, beispielsweise gemäß der DE 102 04 254 A1 wird die Asche direkt in den Fasern ausgefällt und an diese gebunden. Durch Mikroskopaufnahmen nachweisbar, lagert sich auch Asche in den Hohlräumen der Fasern ab. Da selbst bei kollabierten Fasern eine Grenzschicht Faser-Asche und eine Grenzschicht Asche-Faser existieren, wird die Schwarzsatinage verhindert.
Dies bedeutet, dass sich gemäß der Erfindung der Schwarzsatinageindex bei gleicher Endrauhigkeit um mindestens 10 % reduziert. Bei gleichem Schwarzsati- nageindex reduziert sich umgekehrt die Endrauhigkeit des Papiers um mindestens 12 %.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem die Papierbahn in der Papiermaschine durch einen eine Mehrzahl von Nips aufweisenden Kalander geführt wird, wobei in den Nips Linienlasten von mehr als 50 kN/m auf die Papierbahn ausgeübt werden.
Insbesondere ist es hierbei von Vorteil, wenn Linienlasten von mehr als 100 oder auch mehr als 350 kN/m auf die Papierbahn ausgeübt werden.
Von Vorteil ist es auch, wenn die Papierbahn auf eine Feuchte von weniger als 5 % übertrocknet wird und anschließend vor dem Kalander auf eine Feuchte von mehr als 7 % rückbefeuchtet wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Papiermaschine zur Herstellung einer satinierten Papierbahn nach einem der oben aufgeführten Verfahren.
Die Papiermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zur Beladung einer Faserstoffsuspension mit Asche umfasst. Die Vorteile dieser Vor- richtung sind sowohl bei einer Online- als auch bei einer Offline-Herstellung der Papierbahn gültig, d. h. auch wenn die Vorrichtung zum Beladen der Faserstoffsuspension und die Maschine zur Herstellung der Papierbahn nicht hintereinander angeordnet sind und der Prozess der Papierherstellung unmittelbar im Anschluss an die Beladung der Faserstoffsuspension mit Asche erfolgt. Durch die Beladung der Fasern verkraftet das Papier höhere Linienlasten im Kalander, und es lässt sich eine höhere Glätte der Papierbahn erzielen.
Die Vorrichtung umfasst mit Vorteil einen statischen Mischer, eine Zubereitungs- Vorrichtung zum Einbringen von Calciumoxid oder Calciumhydroxid, eine Presse oder Entwässerungsschnecke, einen Ausgleichsreaktor oder eine Egalisierschnecke, ein als Kristallisator dienendes Gefäß, einen weiteren statischen Mischer, einen Kohlendioxid-Vorratsbehälter oder eine zusätzliche Einrichtung zur Wiedergewinnung von Kohlendioxid.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sie einen High-Con- sistency-Reiniger und/oder einen Kohlendioxid-Erhitzer und/oder einen Vorratsbehälter für Presswasser oder für in der Entwässerungsschnecke entzogene Wasser umfasst.
Von Vorteil ist es auch, wenn in der Entwässerungsschnecke gewonnenes Filtrat der Faserstoffsuspension über eine Leitung zu einer Vorlagebütte oder eine andere vorgelagerte Einrichtung zur Aufbereitung der Faserstoffsuspension zurückführbar ist.
Zusätzlich kann mit Vorteil vorgesehen werden, dass nach dem als Kristallisator dienenden Gefäß eine zusätzliche Wascheinrichtung zur Reinigung der Faser- stoffsuspension angeordnet ist.
Die Papiermaschine umfasst darüber hinaus mit Vorteil einen Doppelsiebformer. In der diesem nachgeordneten Pressenpartie wird vorzugsweise mindestens eine Schuhpresse vorgesehen. Die Papiermaschine hat vorzugsweise einen Kalander mit einer Mehrzahl von Nips, um die Rauhigkeit zu verringern und die Glätte zu erhöhen.
Vorzugsweise ist vor dem Kalander eine Anordnung zur Rückbefeuchtung der Pa- pierbahn angeordnet. Die Rückbefeuchtung wird vorteilhaft mittels eines Dampfblaskastens erreicht, durch den auch der Glanz des Papiers erhöht wird.
Bei der Herstellung von LWC- und MWC-Papieren (LWC = light weight coated; MWC = medium weight coated) wird zusätzlich mit Vorteil ein Streichaggregat ein- gesetzt.
Wird eine Faserstoffsuspension bei der Papierherstellung mit der Fiber-Loading- Technologie behandelt, resultiert ein vollkommen neues Produkt, das neue und verbesserte Eigenschaften gegenüber den auf dem Markt bekannten Produkten hat. Der nachfolgend beschriebene Prozess erlaubt es, direkt bei der Stoffaufbereitung in einer Papierfabrik Füllstoff (Calciumcarbonat) auszufällen, der ausschließlich an und in dem Faserstoff, insbesondere der Papierfaser, gleichmäßig verteilt und angelagert ist.
Dadurch, dass ausschließlich mit gefälltem Calciumcarbonat beladener Faserstoff hergestellt wird, wobei das Calciumcarbonat an oder in den Fasern angelagert bzw. in ihnen eingelagert ist; wird die Ausbildung von freiem gefällten Calciumcarbonat (PCC) unterbunden: Durch den Einsatz eines zusätzlichen Waschvorgangs vor einem Mahlprozess und/oder nach dem Mahlprozess und/oder vor dem Kris- tallisationsvorgang in einem Kristallisator und/oder vor der Stoffauflaufbütte oder vor der Zuführung zur Papiermaschine oder durch die Rückführung des Pressen- filtrates zu einer Vorlagebütte oder einer anderen eingangsseitigen Speicheranordnung wird erreicht, dass ein konstanter Gehalt an Calciumhydroxid im Zuführsystem der Fiber-Loading-Einrichtung eingestellt oder eingeregelt wird. Das Calci- umhydroxid kann unmittelbar in einem Faserstoffauflöser zugeführt werden. Das Pressenfiltrat lässt sich in das Stoffauflösesystem zurückführen. Calciumhydroxid, das sich nicht an oder in den Fasern anlagert, wird den vorgeschalteten Prozes- sen wieder zugeführt.
Nur der Füllstoff, der nicht an oder in den Fasern abgelagert ist, d. h. freies gefälltes Calciumcarbonat, wird ausgewaschen. Die Fasern selber, die innen und außen mit Füllstoff versehen sind, verlieren diesen durch den Waschvorgang und die Rückführung des Pressenfiltrates nicht, so dass die positiven Effekte der Fiber- Loading-Technologie bestehen bleiben.
Insbesondere ist gemäß der Erfindung auch vorgesehen, dass die Faserstoffsus- pension in eine Pressenanordnung zum Auspressen eines Filtrates eingebracht wird. Anschließend wird das Filtrat wenigstens teilweise in eine Anordnung zum Auflösen der Faserstoffsuspension zurückgeführt, d. h., in ein eingangsseitiges Speichergefäß, beispielsweise in eine Vorlagebütte. Das Calciumhydroxid wird wenigstens teilweise in der Anordnung zum Auflösen des Faserstoffs zugefügt. Im kompletten Stoffauflösesystem, d. h., in der Anordnung zum Auflösen des Faserstoffs, wird ein pH-Wert zwischen 7 und 12, insbesondere zwischen 9 und 12, aufrechterhalten.
Calciumhydroxid in wässriger oder in trockener Form oder Calciumoxid wird in einem Bereich zwischen 0,01 und 60 % des vorhandenen Feststoffanteils in den wässrigen Papierfaserstoff eingemischt. Für den Mischvorgang wird ein statischer Mischer, eine Vorlagebütte oder ein Stoffauflösesystem eingesetzt; hierbei wird ein pH-Wert im Bereich zwischen 7 und 12, vorzugsweise zwischen 9 und 12, eingesetzt. Die Reaktivität des Calciumhydroxids liegt zwischen 0,01 Sekunden und 10 Minuten, vorzugsweise zwischen 1 Sekunde und 3 Minuten. Gemäß vorgegebenen Reaktionsparametem wird Verdünnngswasser eingemischt.
Kohlendioxid wird entsprechend den Reaktionsparametern in einer feuchten Papierstoffdimension eingemischt. Dabei fällt Calciumcarbonat in der Kohlendioxid- Atmosphäre aus.
Gleichzeitig wird Mahlenergie im Bereich zwischen 0,1 und 300 kWh je Tonne Pa- piertrockenstoff eingebracht. Gegenüber herkömmlichen Prozessen zur Herstellung einer Faserstoffsuspension kann erfindungsgemäß ein höherer Mahlgrad energiegünstig erreicht werden; gemäß der Erfindung können bis zu 50 % der Mahlenergie eingespart werden.
Die durch den hohen Mahlgrad erreichten hohen mechanischen Fertigkeiten des Endproduktes wirken sich positiv auf die Herstellung aller Papiersorten aus, da durch prozessbedingte mechanische Belastungen in den verschiedenen Sektionen der Papiermaschine, wie in der Pressenpartie, der Trockenpartie oder in dem Bereich, in dem die Papierbahn aufgerollt wird, das hergestellte Zwischenprodukt und das herzustellende Endprodukt durch die Verwendung von Aufroll-, Wickel-, Umroll- und Konvertierungsmaschinen mechanisch hoch belastet wird. Die Energieeinbringung beim Mahlprozess, d. h. die Wärmemenge und die daraus resultierende Aufheizung, wird gesteuert. Entsprechend der Steuerung lassen sich Kristalle verschiedenster Form herstellen.
Durch die erfindungsgemäße Vorbehandlung der Faserstoffsuspension wird auch die Voraussetzung für eine bessere Trocknung geschaffen, durch die die Effizienz bei der Herstellung aller Papiersorten erhöht wird. Von Vorteil sind Restfeuchtig- keiten im Bereich zwischen 1 und 20 %.
Durch die Erfindung werden auch höhere Weißgrade und/oder höhere optische Werte mit einer um bis zu 15 Helligkeitspunkte besseren Helligkeit bei der Herstellung aller Arten von Papier erreicht.
Ebenso kann vorgesehen werden, dass für die Fällungsreaktion ein Energieaufwand zwischen 0,3 und 8 kWh/t, insbesondere zwischen 0,5 und 4 kWh/t, verwendet wird, insbesondere, wenn kein Mahlprozess zum Einsatz kommt.
Vorzugsweise liegt die Prozesstemperatur zwischen - 15 und 120 °C, insbesondere zwischen 20 und 90 °C. Vorzugsweise werden rhomboedrische, skaleno- hedrische und kugelförmige Kristalle erzeugt, wobei die Kristalle Abmessungen zwischen 0,05 und 5 μm, insbesondere zwischen 0,3 und 2,5 μm, haben.
Zur Herstellung einer mit Calciumcarbonat beladenen Faserstoffsuspension werden statische und/oder bewegliche, insbesondere rotierende, Mischelemente ein- gesetzt.
Das Verfahren kann in einem Druckbereich zwischen 0 und 15 bar, insbesondere zwischen 0 und 6 bar, durchgeführt werden. Ebenso wird das Verfahren mit Vorteil bei einem pH-Wert zwischen 6 und 10, insbesondere zwischen 6,5 und 8,5, durchgeführt. Hierbei liegt die Reaktionszeit zwischen 0,01 Sekunden und 1 Minute, insbesondere zwischen 0,05 und 10 Sekunden.
Ein weiterer Vorteil beim Einsatz der erfindungsgemäßen Technologie bei den oben aufgeführten Papiersorten besteht darin, dass diese auch in einem Kalander weiter verarbeitet werden können. Dadurch, dass beim Einsatz der Fiber-Loading- Technologie Fiber-Loading-Partikel in, um und an den Fasern angelagert werden, wird das Blackening, d. h. Schwarzsatinage, vermieden.
Der mit der erfindungsgemäßen Fiber-Loading-Kombinationsprozess-Technologie hergestellte Faserstoff hat gegenüber herkömmlich hergestelltem Faserstoff eine höhere Entwässerungsfähigkeit, die im Bereich zwischen 5 und 100 ml CSF oder von 0,2 bis 15 °SR liegt und vom geforderten Mahlgrad und Füllstoffgehalt abhängig ist. Dieser Faserstoff besitzt ein niedrigeres Wasserrückhaltevermögen von etwa 2 bis 25 %, das von dem Rohstoff abhängt, der für die Papierherstellung verwendet wird. Gegenüber herkömmlichem Faserstoff lässt sich das Wasser aus der Faserstoffsuspension schneller entfernen, und entsprechend schneller trocknet der Faserstoff. Dies hat auch einen positiven Einfluss auf die Rückbefeuchtung, die dadurch im Papierherstellungsprozess geringer ist, und auf die Bedruck- barkeit der hergestellten Papiersorten.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schema die Aufbereitung einer Faserstoffsuspension zum Einsatz in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, Fig. 2 die Schwarzsatinage als Funktion der Rauhigkeit einer Papierbahn und Fig. 3 eine Ausgestaltungen einer Papiermaschine zur Herstellung von satinier- tem Papier.
Für eine Faserstoffsuspension ist ein Rohrleitungssystem 1 (Fig. 1) vorgesehen, das mit Steuerventilen 2, 3 ausgestattet ist. Das Steuerventil 2 ist in einer Leitung 4 angeordnet, über die das Rohrleitungssystem 1 mit einem statischen Mischer 5 verbunden ist. In den Mischer 5 wird über ein Ventil 6 Verdünnungswasser zugeführt. Dem Mischer 5 ist in Fließrichtung der Faserstoffsuspension eine Bütte 7 oder ein Behälter zur Bevorratung der Faserstoffsuspension nachgeordnet. Aus der Bütte 7 wird die Faserstoffsuspension über eine Pumpe 8 zu einem weiteren statischen Mischer 9 gepumpt. Auch dem Mischer 9 wird über ein Ventil 10 Ver- dünnungswasser zugeführt. Ebenso wird über ein Ventil 11 , das in einer Leitung 12 angebracht ist, der Zufluss einer Suspension von Calciumhydroxid gesteuert.
Dieses wird von einer Zubereitungsvorrichtung 13 zur Verfügung gestellt, in der festes Calciumoxid oder Calciumhydroxid in Wasser eingebracht wird. Hierzu wird der Zubereitungsvorrichtung 13 über eine Leitung 14 mit einem Ventil 15 Wasser zugeleitet. Die in der Zubereitungsvorrichtung 13 erzeugte Suspension wird über eine Pumpe 16 in die Leitung 12 eingeleitet.
Aus dem Mischer 9 strömt somit eine mit Calciumhydroxid versetzte Faserstoff- Suspension in eine Leitung 17 mit einem Ventil 18 zu einer Entwässerungsschnecke 19, in der der Faserstoffsuspension Wasser entzogen wird, das beispielsweise über eine Leitung 20 zu dem Mischer 5 als Verdünnungswasser zurückgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das in der Entwässerungsschnecke 19 entzogene Wasser auch zu einem Vorratsbehälter 21 für die Faser- stoffsuspension geleitet werden, oder es wird zu dem Mischer 9 zurückgeleitet. In allen Fällen lässt sich in den der Entwässerungsschnecke 19 vorgelagerten Aggregaten der pH-Wert durch den Rückfluss an Calciumhydroxid-haltigem Wasser erhöhen und einregeln.
Aus der Entwässerungsschnecke 19 gelangt die Faserstoffsuspension über eine Leitung 22 zu einer Egalisierschnecke 23, um die Faserstoffsuspension zu ver- gleichmäßigen. Dieser ist in Flußrichtung über eine Leitung 24 ein Gefäß 25 (Kristallisator) nachgeordnet. Dieses ist über eine mit Ventilen 26, 27 und einer Pumpe 28 ausgestattete Leitung 29 zur Zuführung von Kohlendioxid mit einem Kohlendioxid-Vorratsbehälter 30 verbunden. Aus diesem wird Kohlendioxid in den Kristallisator 25 eingeleitet, um die gewünschte Fällungsreaktion von Calcium- hydroxid und Kohlendioxid zur Bildung von Calciumcarbonat als Füllstoff in den Fasern des Faserstoffs zu erzeugen.
Über eine von der Leitung 29 abzweigende weitere Leitung 31 , die mit einem Ventil 32 ausgestattet ist, ist der Kohlendioxid-Vorratsbehälter 30 zusätzlich mit der Egalisierschnecke 23 verbunden. Dadurch lässt sich auch in diese Kohlendioxid einleiten, um bereits dort wenigstens teilweise die Fällungsreaktion auszuführen.
Ebenso ist die Leitung 29 über ein weiteres Ventil 33 mit einem statischen Mischer 34 verbunden. Dieser dient dazu, der über eine mit einem Ventil 35 versehene Leitung 36 aus dem Kristallisator 25 herausströmende Faserstoffsuspension weiteres Kohlendioxid zuzusetzen.
Aus dem Mischer 34 strömt die Faserstoffsuspension in einen Mischbehälter 37. Zwischen dem Mischer 34 und dem Mischbehälter 37 kann ein Vorratsbehälter 38 angeordnet sein, der zusätzlich als Filtrationsvorrichtung dient. Von dem Vorratsbehälter 38 aus wird mit Calciumcarbonat angereichertes Filtrat in die Vorlagebütte 7 oder in ein anderes vorgelagertes Aggregat zur Aufbereitung des Verdünnungswassers oder der Faserstoffsuspension zurückgeführt. Der Mischbehälter 37 ist mit einem Rotor 39 zum Durchmischen der Faserstoffsuspension ausgestattet. Aus dem Mischer 34 fließt die Faserstoffsuspension entweder unmittelbar zu einem Stoffauflauf einer Papiermaschine oder wird einer weiteren mechanischen Behandlung unterzogen, beispielsweise in einem Refiner Feed Chest. Dem Mischer 34 kann von dem Rohrleitungssystem 1 über das Ventil 3 und eine Leitung 40, in der dieses angebracht ist, ebenfalls Faserstoffsuspension zugeführt werden, die noch nicht Calciumhydroxid beaufschlagt ist.
Ferner ist vorgesehen, dass aus der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn, insbesondere der Papiermaschine, Weißwasser oder Prozesswasser, das beispielsweise im Siebbereich der Papiermaschine zurückgewonnen wurde, oder, wie oben bereits dargestellt, Faserstoffsuspension aus der Entwässerungsschnecke 19, dem Behälter 21 zugeführt wird. Diesem wird beispielsweise über eine Leitung 41 mit einem Ventil 42 Verdünnungswasser zugeleitet.
Aus dem Behälter 21 strömt mit Prozesswasser vermischtes Verdünnungswasser über eine Leitung 43, eine Pumpe 44 sowie ein Ventil 45 zu dem Kristallisator 25. Es ergibt sich somit gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau einer Anordnung zum Beladen der Faserstoffsuspension mit Füllstoff, insbesondere mit Calciumcarbonat, eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Zusammensetzung der zu erzeugenden Faserstoffsuspension in verschiedenen Stadien der Herstellung zu beeinflussen.
Mit Vorteil ist innerhalb der Leitung 4 ein High-Consistency-Refiner 46 angeordnet. Optional ist auch ein Erhitzer 47 für das von dem Vorratsbehälter 30 zugeführte Kohlendioxid. Der Erhitzer 47 arbeitet mit Heißdampf, der über einen Einlass 48 zu- und über einen Auslass 49 wieder abgeführt wird.
Bei der Herstellung einer Bahn von SC-Papier (SC = super calendered) (Fig. 2) müssen je nach der Qualität des Papiers, SC-A-Papier oder SC-B-Papier, bestimmte obere Grenzen für die in Mikrometern nach dem PPS-Messverfahren gemessene Rauhigkeit R für die Schwarzsatinage S (Blackening index) als Funktion der Rauhigkeit angegeben werden. Verwendbar ist nur Papier mit unterhalb der Grenzen liegenden Werten für Rauhigkeit und Schwarzsatinage. Satinierte Papiere sind insbesondere für das Tiefdruckverfahren geeignet. Um die erforderliche Glätte der Papieroberfläche zu erreichen, werden diese Papiere in Kalandernips geglättet, da sonst im Druckbild Fehlstellen auftreten. Wird jedoch ein Kalander mit zu wenigen Nips eingesetzt und wird die Papierbahn mit zu hohen Nipdrücken beaufschlagt, so wird ein Teil der Fasern derart gequetscht, dass sie ein transparentes Aussehen erhalten. Für eine hohe Papierqualität darf diese Störung die in Fig. 2 dargestellten Grenzen nicht überschreiten, die durch die ebenfalls in Fig. 2 dargestellten Grenzkurven G für verschiedene Papiersorten bestimmt werden. Auch ein zu hoher Anteil an Altpapier (DIP = deinked paper) verschiebt die Qualität des Papiers zu schlechteren Werten. Große Rauhigkeit verursacht viele Druckfehlstellen („missing dots"). Werden im Druckprozess hingegen viele Nips angewandt, während gleichzeitig bei kleinem Druck oder kleiner Linienkraft gearbeitet wird, wird die Produktionsanlage unwirtschaftlich. Gemäß der Erfindung wird daher die Qualität des Papiers dadurch verbessert, dass die Hohlräume in den Fasern mit Asche beladen werden. Dies ermöglicht wesentlich höhere Linienkräfte in den Nips des Kalanders, und die Anzahl der Nips des Kalanders lässt sich im Vergleich zum Stand der Technik reduzieren. Damit lässt sich der Wirkungsgrad des Kalanders bei gleichzeitig verminderter Schwarzsatinage erhöhen.
Eine Papiermaschine (Fig. 3), die zur Herstellung satinierter Papiere geeignet ist, umfasst einen Doppelsiebformer 50, eine Pressenpartie 51 mit zwei hintereinander angeordneten Walzenpaaren, in denen jeweils eine Presswalze als Schuhpresswalze ausgebildet ist. An die Pressenpartie 51 schließt sich eine einreihige Trockenpartie 52 an. In einem Kalander 53 mit einer Mehrzahl von Walzenpaaren wird die Papierbahn geglättet. Anschließend wird die Papierbahn in einer Wickeleinrichtung 54 aufgewickelt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Papierbahn und PapiermaschinePatentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer satinierten Papierbahn in einer Papiermaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn unter Einsatz einer teilweise mit Asche beladene Fasern enthaltenden Faserstoffsuspension hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn durch einen eine Mehrzahl von Nips aufweisenden Kalander geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Nips Linienlasten von mehr als 50 kN/m auf die Papierbahn ausgeübt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Linienlasten von mehr als 100 kN/m auf die Papierbahn ausgeübt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Linienlasten von mehr als 350 kN/m auf die Papierbahn ausgeübt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn auf eine Feuchte von weniger als 5 % übertrocknet wird und anschließend vor dem Kalander (53) auf eine Feuchte von mehr als 7 % rückbefeuchtet wird.
7. Papiermaschine zur Herstellung einer satinierten Papierbahn aus einer Faserstoffsuspension nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zur Beladung einer Faserstoffsuspension mit Asche umfasst.
8. Papiermaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen statischen Mischer (5, 9), eine Zubereitungsvorrichtung (13) zum Einbringen von Calciumoxid oder Calciumhydroxid, eine Presse oder Entwässerungsschnecke (19), einen Ausgleichsreaktor oder eine Egalisierschnecke (23), ein als Kristallisator dienendes Gefäß (25), einen weiteren statischen Mischer (34), einen Kohlendioxid-Vorratsbehälter (30) oder eine zusätzliche Einrichtung zur Wiedergewinnung von Kohlendioxid umfasst.
9. Papiermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen High-Consistency-Reiniger (46) und/oder einen Kohlendioxid- Erhitzer (47) und/oder einen Vorratsbehälter (21) für Presswasser oder für in der Entwässerungsschnecke (19) entzogene Wasser umfasst.
10. Papiermaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entwässerungsschnecke (19) gewonnenes Filtrat der Faserstoffsuspension über eine Leitung (20) zu einer Vorlagebütte (7) oder eine andere vorgelagerte Einrichtung zur Aufbereitung der Faserstoffsuspension zurückführbar ist.
11. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem als Kristallisator dienenden Gefäß (25) eine zusätzliche Wascheinrichtung zur Reinigung der Faserstoffsuspension angeordnet ist.
12. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Doppelsiebformer (50) umfasst.
13. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Pressenpartie (51) mit mindestens einer Schuhpresse umfasst.
14. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Kalander (53) mit einer Mehrzahl von Nips aufweist. .
15. Papiermaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kalander (53) eine Anordnung zur Rückbefeuchtung der Papierbahn angeordnet ist.
16. Papiermaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung ein Dampfblaskasten ist.
17. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Streichaggregat umfasst.
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