DE102007011796A1 - Process for the treatment of loaded fibers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Faserstoff zur Herstellung von Papier-, Karton- oder einer anderen Faserstoffbahn, bei dem die in Form einer Suspension bereitgestellten Fasern mit einem Fällungsprodukt beladen und anschließend gemahlen werden. Dabei wird die Beladung der Fasern auf einfache Weise dadurch erhöht und der ph-Wert der Faserstoffsuspension dadurch vermindert, dass der Faserstoffsuspension nach der Mahlung Kohlendioxid oder Kohlensäure zugeführt wird.The invention relates to a process for the preparation of pulp for the production of paper, board or another fibrous web, in which the fibers provided in the form of a suspension are loaded with a precipitated product and then ground. The loading of the fibers is thereby increased in a simple manner and the ph value of the pulp suspension is reduced by feeding carbon dioxide or carbonic acid to the pulp suspension after the grinding.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Faserstoff zur Herstellung von Papier-, Karton-, oder einer anderen Faserstoffbahn, bei dem die in Form einer Suspension bereitgestellten Fasern mit einem Fällungsprodukt beladen und anschließend gemahlen werden.The The invention relates to a process for the treatment of pulp for the production of paper, board or another fibrous web, wherein the provided in the form of a suspension with fibers loaded a precipitate and then be ground.
Das
Beladen von Fasern mit einem Fällungsprodukt, beispielsweise
einem Füllstoff ist u. a. in der
Die mechanischen Eigenschaften (Festigkeitseigenschaften) der Fasern und damit auch der Faserstoffbahn werden vom Mahlgrad der Faserstoffsuspension beeinflusst. Dieser Mahlgrad ist ein Maß dafür, wie leicht sich die Faserstoffsuspension entwässern lässt. Ein bestimmter Mahlgrad lässt sich durch mehr oder weniger starkes Mahlen der Fasern in Mahlmaschinen, sogenannten Refinern, erreichen. Dabei werden die Fasern gekürzt, fibrilliert und gequetscht. Durch diesen Vorgang werden die Fasern flexibilisiert und deren spezifische Oberfläche wird erhöht, so dass sich auch die Anzahl der möglichen Bindungspunkte zwischen den Fasern bei der Blattbildung erhöht.The mechanical properties (strength properties) of the fibers and thus the fibrous web are the freeness of the pulp suspension affected. This degree of grinding is a measure of how easily the pulp suspension can be dewatered. A certain degree of grinding can be achieved by more or less strong grinding of the fibers in grinding machines, so-called refiners, to reach. The fibers are shortened, fibrillated and squeezed. This process makes the fibers more flexible and their specific surface area is increased, so that also the number of possible binding points increased between the fibers during sheet formation.
Dies führt zu einer Erhöhung der mechanischen Festigkeit, der aus diesen Fasern hergestellten Faserstoffbahn.This leads to an increase in mechanical strength, the fibrous web made from these fibers.
Bei der Mahlung des beladenen Faserstoffs wird ein Teil der Anlagerungen zerstört, was den Grad der Beladung mindert. Des Weiteren ist der ph-Wert der Faserstoffsuspension nach der Malung des beladenen Faserstoffs oft zu basisch, was sich in folgenden Verarbeitungsstufen negativ auswirkt.at The grinding of the loaded pulp becomes a part of the deposits destroyed, which reduces the degree of loading. Furthermore is the ph value of the pulp suspension after the leaching of the loaded one Fibrous often too basic, resulting in the following processing stages has a negative effect.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher mit einfachen Mitteln einen möglichst großen Grad der Beladung der Fasern zu erhalten und den ph-Wert der Faserstoffsuspension nach der Mahlung zu mindern.The The object of the invention is therefore as simple as possible to get high degree of loading of the fibers and the to reduce the ph value of the pulp suspension after grinding.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Faserstoffsuspension nach der Mahlung Kohlendioxid oder Kohlensäure zugeführt wird. Hierbei wurde erkannt, dass es bei der gemeinsamen Mahlung von Faserstoff und Calciumcarbonat zur Zerschlagung der Calciumcarbonat-Kristalle, insbesondere von Kristallanhäufungen, kommt. Dabei werden Calciumoxid- und Calciumhydroxid-Kerne freigesetzt.According to the invention was the problem solved by the pulp suspension fed to the carbon dioxide or carbon dioxide after grinding becomes. It was recognized that it is common grinding of pulp and calcium carbonate to break up the calcium carbonate crystals, especially of crystal clusters, comes. It will be Calcium oxide and calcium hydroxide nuclei released.
Dies kann bis zu einem ph-Wert von 11 führen.This can lead to a pH of 11.
Eine basische Faserstoffsuspension ist zwar während der Mahlung von Vorteil, jedoch in den folgenden Verfahrensstufen oft unerwünscht.A Although basic pulp suspension is during the grinding advantageous, but often undesirable in the following stages of the process.
Durch die Zugabe von Kohlendioxid oder Kohlensäure werden die Calciumoxid- und Calciumhydroxid-Kerne in Calciumcarbonat umgewandelt. Dies kann nicht nur den Grad der Beladung mit Füllstoff verbessern, sondern senkt auch gleichzeitig den ph-Wert der Faserstoffsuspension.By the addition of carbon dioxide or carbonic acid will be the Calcium oxide and calcium hydroxide cores converted to calcium carbonate. This not only can improve the level of loading with filler, but also simultaneously lowers the ph value of the pulp suspension.
Im Interesse einer möglichst umfassenden Reaktion sollte sich die Faserstoffsuspension während der Zugabe in einem Reaktor, insbesondere einem Mischer mit Rührwerk oder einem statischen Mischer befinden.in the Interest of a comprehensive response should be the pulp suspension during the addition in a reactor, in particular a mixer with stirrer or a static mixer are located.
Der nach dem Reaktor gemessene ph-Wert der Faserstoffsuspension kann als Maß für den Umfang der chemischen Reaktion im Reaktor benutzt werden. Daher sollte die Menge des zugeführten Kohlendioxids bzw. der Kohlensäure in Abhängigkeit vom ph-Wert der Faserstoffsuspension nach dieser Zugabe eingestellt, insbesondere geregelt werden.Of the can be measured after the reactor ph value of the pulp suspension as a measure of the extent of the chemical reaction be used in the reactor. Therefore, the amount of carbon dioxide supplied should be or the carbonic acid as a function of the ph value the pulp suspension adjusted after this addition, in particular be managed.
Je mehr Kohlendioxid bzw. Kohlensäure zugeführt wird, um so stärker senkt sich auch der ph-Wert ab.ever more carbon dioxide or carbon dioxide is supplied, the pH value decreases all the more.
Da in folgenden Verfahrensabschnitten eine eher neutrale Faserstoffsuspension von Vorteil ist, sollte die Menge des zugeführten Kohlendioxids bzw. der Kohlensäure so eingestellt, insbesondere geregelt werden, dass der ph-Wert nach dieser Zugabe zwischen 6,5 und 9 liegt.There in the following process sections a rather neutral pulp suspension is beneficial, the amount of carbon dioxide supplied should be or the carbonic acid adjusted, in particular regulated be that the pH after this addition is between 6.5 and 9.
Gegenüber herkömmlichen Prozessen zur Herstellung einer Faserstoffsuspension können durch das Beladen (in Lumen, Faserwandungen und/oder Faseroberflächen) in einer daraus hergestellten Faserstoffbahn die gleichen Festigkeiten bei geringerer Mahlung, d. h. auch verminderter Mahlenergie und somit energetisch günstiger hergestellt werden.Across from conventional processes for producing a pulp suspension can by loading (in lumens, fiber walls and / or Fiber surfaces) in a fibrous web made therefrom the same strengths with less grinding, d. H. also reduced Grinding energy and thus produced energetically cheaper.
Außerdem lässt sich eine mit beladenen Fasern hergestellte Faserstoffbahn leichter entwässern, was Energie spart und höre Maschinengeschwindigkeiten erlaubt.Furthermore can be a fibrous web made with loaded fibers drain more easily, which saves and hears energy Machine speeds allowed.
Bei der Glättung von aus beladenen Fasern hergestellten Faserstoffbahnen kann die Schwarzsatinage zumindest wesentlich reduziert werden.at the smoothing of fibrous webs made from loaded fibers the black satin can be at least substantially reduced.
Kern des Beladens ist es, gezielt Kalkmilch und/oder Füllstoff in das Faserinnere einzulagern, was den Füllstoffgehalt, die Festigkeit, die Porosität sowie das Volumen erhöht und Opazität sowie Bedruckbarkeit verbessert.core loading is specifically lime milk and / or filler into the fiber interior, which is the filler content, strength, porosity and volume are increased and improved opacity and printability.
Zum Beladen der Fasern mit einem Fällungsprodukt, insbesondere Calciumcarbonat, wird vorzugsweise Calciumoxid oder Calciumhydroxid in flüssiger oder trockener Form in einen wässrig benetzten Faserstoff eingebracht und der Faserstoff in einem Beladungs-Reaktor mit gasförmigem Kohlendioxid vermischt.To the Loading the fibers with a precipitated product, in particular Calcium carbonate, is preferably calcium oxide or calcium hydroxide in liquid or dry form in an aqueous solution wetted pulp introduced and the pulp in a loading reactor mixed with gaseous carbon dioxide.
Bei der Beladung der Fasern kann es die Effizienz erhöhen, wenn zumindest ein Teil des Calciumoxids oder des Calciumhydroxids direkt in den Beladungs-Reaktor zugegeben wird. Sowohl das Kohlendioxid als auch das Calciumoxid bzw. das Calciumhydroxid treffen in diesem Fall auf bereits gebildetes Calciumcarbonat auf, so dass es zu einer weiteren Kristallisation kommt.at loading the fibers can increase efficiency, if at least part of the calcium oxide or the calcium hydroxide is added directly into the loading reactor. Both the carbon dioxide as well as the calcium oxide or the calcium hydroxide meet in this Fall on already formed calcium carbonate, making it a further crystallization comes.
Die Bildung von Calciumcarbonat kann auch durch das Eindicken der Faserstoffsuspension vor dem Beladungs-Reaktor unterstützt werden.The Formation of calcium carbonate can also be achieved by thickening the pulp suspension supported before the loading reactor.
Dem Prozess ist es des Weiteren förderlich, wenn dem vorzugsweise eingedickten Faserstoff im Beladungs-Reaktor eine calciumhydroxidhaltige Flüssigkeit, vorzugsweise Kalkmilch, zugeführt wird.the Process is further conducive, if preferred thickened pulp in the loading reactor a calcium hydroxide-containing liquid, preferably lime milk, is supplied.
In Abhängigkeit von der Art der Fasern und der Gestaltung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie der Anforderungen an die behandelte Faser kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen 20 und 50% des Calciumoxids oder Calciumhydroxids der Faserstoffsuspension bereits vor dem Beladungs-Reaktor zugegeben oder zwischen 90 und 100% des Calciumoxids oder Calciumhydroxids in den Beladungs-Reaktor gegeben werden.In Dependence on the type of fibers and the design the apparatus for carrying out the method and the Requirements for the treated fiber may be advantageous when between 20 and 50% of the calcium oxide or calcium hydroxide the pulp suspension already added before the loading reactor or between 90 and 100% of the calcium oxide or calcium hydroxide be added to the loading reactor.
Im Beladungs-Reaktor sollte vorzugsweise ein Druck zwischen 1 und 6 bar, vorzugsweise zwischen 1 und 4 bar herrschen.in the Loading reactor should preferably have a pressure between 1 and 6 bar, preferably between 1 and 4 bar prevail.
Außerdem sollte die Faserstoffsuspension mit einer Konsistenz zwischen 0,1 und 40%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 30% in den Beladungs-Reaktor eingeführt werden.Furthermore should the pulp suspension with a consistency between 0.1 and 40%, preferably between 0.5 and 30% in the loading reactor be introduced.
Dabei liegt die mittlere Verweilzeit der Faserstoffsuspension im Beladungs-Reaktor zwischen 1 und 15 min, vorzugsweise zwischen 5 und 10 min. Die Temperatur im Beladungs-Reaktor sollte mit Vorteil zwischen 15 und 130°C, vorzugsweise zwischen 20 und 60°C liegen.there the average residence time of the pulp suspension is in the loading reactor between 1 and 15 minutes, preferably between 5 and 10 minutes. The temperature in the loading reactor should advantageously between 15 and 130 ° C, preferably between 20 and 60 ° C.
Zur Gewährleistung der allgemein geforderten Fasereigenschaften sollte der beladene Faserstoff maximal 50% Fällungsprodukt, insbesondere Calciumcarbonat enthalten.to Ensuring the generally required fiber properties should the loaded pulp not exceed 50% precipitate, especially calcium carbonate.
Dabei ist es außerdem vorteilhaft, wenn die wässrige Faserstoffsuspension aus Frischzellstoff gebildet wird.there it is also advantageous if the aqueous Pulp suspension is formed from fresh pulp.
Durch die Beladung können Kristalle von einer rhomboedrischen oder einer skalenoedrischen Form oder Agglomerate mit einer Länge zwischen 0,02 und 5 Mikrometer entstehen.By The loading can be crystals of a rhombohedral or a scalenohedral form or agglomerates of a length between 0.02 and 5 microns.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur ein schematisches Anlagenschema.following the invention should be closer to an embodiment be explained. In the attached drawing the figure shows a schematic system diagram.
Die
in einer Presse auf eine Konsistenz von bis zu 30% eingedickte Faserstoffsuspension
wird zur Beladung der Fasern mit Calciumcarbonat als Füllstoff
einem Beladungs-Reaktor
In
diesem Beladungs-Reaktor
Dabei
herrscht im Beladungs-Reaktor
Nach
einer Verweilzeit zwischen 5 und 10 min wird der beladene Faserstoff
einem Mahlwerk in Form eines Refiners
In diesem Mahlwerk werden die Fasern zusammen mit dem Calciumcarbonat bis zum Erreichen des erforderlichen Mahlgrades behandelt.In This grinder is the fibers together with the calcium carbonate treated until reaching the required degree of grinding.
Dabei kommt es zum Zerschlagen von Kristallanhäufungen und zum Freisetzen von Calciumhydroxid-Kernen, was den ph-Wert der Faserstoffsuspension wesentlich erhöht.there it comes to the smashing of crystal accumulations and to Release calcium hydroxide cores, which is the ph value of the pulp suspension significantly increased.
Nach
dem Refiner
Im Ergebnis wird die Menge des an den Fasern angelagerten Calciumcarbonats erhöht und der ph-Wert der Faserstoffsuspension vermindert.in the The result is the amount of calcium carbonate attached to the fibers increases and reduces the ph value of the pulp suspension.
Für
die folgenden Verfahrensstufen der Faserbehandlung wird ein ph-Wert
zwischen 6,5 und 9 angestrebt. Daher erfolgt nach dem Reaktor
Ist
der ph-Wert zu hoch, so wird insbesondere die dem Reaktor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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