DE10208983A1 - Process for producing a fibrous web - Google Patents

Process for producing a fibrous web

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DE10208983A1 DE2002108983 DE10208983A DE10208983A1 DE 10208983 A1 DE10208983 A1 DE 10208983A1 DE 2002108983 DE2002108983 DE 2002108983 DE 10208983 A DE10208983 A DE 10208983A DE 10208983 A1 DE10208983 A1 DE 10208983A1
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Ralf G Sieberth
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    • D21H17/675Oxides, hydroxides or carbonates

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, werden die Fasern mit einem Fällungsprodukt beladen und dabei kristalline Fällungsproduktteilchen erzeugt, die so behandelten Fasern in Form einer pumpfähigen Faserstoffsuspension einem Blattbildungsprozess zugeführt und während dieses Blattbildungsprozesses die sich über den Bahnquerschnitt ergebende Füllstoffverteilung über eine entsprechende Vakuumbeaufschlagung eingestellt bzw. gesteuert und/oder geregelt.In a method for producing a fibrous web, in particular paper or cardboard web, the fibers are loaded with a precipitate and thereby crystalline precipitate particles are produced, the fibers treated in this way are fed to a sheet formation process in the form of a pumpable fibrous suspension and during this sheet formation process the filler distribution resulting from the web cross section adjusted or controlled and / or regulated via an appropriate vacuum application.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn. The invention relates to a method for producing a fibrous web, especially paper or cardboard web.

Es ist bekannt, bei der Papierherstellung als Füllstoff gefälltes Calciumcarbonat (PCC = precipitated calcium carbonate) zu verwenden. Eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Füllstoffteilchen durch das gebildete Blatt hindurch zur Erzielung eines konstanten Aschegehalts oder -niveaus sowie einer möglichst guten Bedruckbarkeit ist derzeit technisch jedoch nicht möglich. Calcium carbonate precipitated as a filler in paper production is known (PCC = precipitated calcium carbonate). One if possible uniform distribution of the filler particles through the sheet formed Achieve a constant ash content or level, and one if possible However, good printability is currently not technically possible.

Das Beladen mit einem Zusatzstoff, z. B. Füllstoff, kann beispielsweise durch eine chemische Fällungsreaktion, d. h. insbesondere durch einen so genannten "Fiber Loading"-Prozess erfolgen, wie er unter anderem in der US-A-5 223 090 beschrieben ist. Bei einem solchen "Fiber Loading"-Prozess wird an die benetzten Faseroberflächen des Fasermaterials wenigstens ein Zusatzstoff, insbesondere Füllstoff, eingelagert. Dabei können die Fasern beispielsweise mit Calciumcarbonat beladen werden. Hierzu wird dem feuchten, desintegrierten Fasermaterial Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid so zugesetzt, dass zumindest ein Teil davon sich mit dem im Fasermaterial vorhandenen Wasser assoziiert. Das so behandelte Fasermaterial wird anschließend mit Kohlendioxid beaufschlagt. Loading with an additive, e.g. B. filler, for example by a chemical precipitation reaction, d. H. in particular through a so-called "fiber Loading "process take place, as described, inter alia, in US Pat. No. 5,223,090 is described. Such a "fiber loading" process is carried out on the wetted Fiber surfaces of the fiber material at least one additive, in particular Filler, stored. The fibers can, for example, with Calcium carbonate can be loaded. For this, the moist, disintegrated fiber material Calcium oxide and / or calcium hydroxide added so that at least a part of which is associated with the water present in the fiber material. That so treated fiber material is then exposed to carbon dioxide.

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen. Dabei sollen insbesondere eine gleichmäßigere Verteilung der Füllstoffteilchen sowie eine bessere Bedruckbarkeit erreicht werden. The aim of the invention is to provide an improved method of the type mentioned to accomplish. In particular, a more even distribution of the Filler particles and better printability can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Fasern mit einem Fällungsprodukt beladen und dabei kristalline Fällungsproduktteilchen erzeugt werden, die so behandelten Fasern in Form einer pumpfähigen Faserstoffsuspension einem Blattbildungsprozess zugeführt werden und während dieses Blattbildungsprozesses die sich über den Bahnquerschnitt ergebende Füllstoffverteilung über eine entsprechende Vakuumbeaufschlagung eingestellt bzw. gesteuert und/oder geregelt wird. This object is achieved according to the invention by a method for the production a fibrous web, in particular paper or cardboard web, in which the fibers loaded with a precipitate and thereby crystalline precipitate particles are generated, the fibers treated in the form of a pumpable Pulp suspension are fed to a sheet formation process and during of this sheet formation process is the result of the web cross section Filler distribution adjusted via an appropriate vacuum application or controlled and / or regulated.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden kristalline Fällungsproduktteilchen von einer Größe in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,5 µm, insbesondere in einem Bereich von 0,1 bis etwa 2,5 µm und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,8 µm erzeugt. According to a preferred practical embodiment of the invention Process are crystalline precipitate particles of one size in one Range of about 0.05 to about 0.5 microns, especially in a range of 0.1 to about 2.5 microns, and preferably in a range from about 0.3 to about 0.8 microns.

Vorteilhafterweise können kristalline Fällungsproduktteilchen von einer Größe in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,1 µm und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,8 µm erzeugt werden. Advantageously, crystalline precipitate particles of a size in in a range from about 0.05 to about 0.1 µm, and preferably in one Range from about 0.3 to about 0.8 microns can be generated.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Fällungsprodukt Calciumcarbonat. According to a preferred embodiment of the method according to the invention the precipitate calcium carbonate.

Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn zum Beladen der Fasern mit Calciumcarbonat der Faserstoffsuspension Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid zugesetzt und die Fällung durch Beaufschlagen der Faserstoffsuspension mit Kohlendioxid ausgelöst wird. It is particularly advantageous if the fibers are loaded with Calcium carbonate added to the fiber suspension calcium oxide and / or calcium hydroxide and the precipitation by applying carbon dioxide to the fiber suspension is triggered.

Beim Beladen z. B. der Fasern mit Füllstoff kann also beispielsweise Calciumcarbonat (CaCO3) an die benetzten Faseroberflächen eingelagert werden, indem dem feuchten Fasermaterial Calciumoxid (CaO) und/oder Calciumhydroxid (Ca(OH)2) zugesetzt wird, wobei zumindest ein Teil davon sich mit dem Wasser der Faserstoffmenge assoziieren kann. Das so behandelte Fasermaterial kann dann mit Kohlendioxid (CO2) beaufschlagt werden. When loading z. B. the fibers with filler, for example, calcium carbonate (CaCO 3 ) can be embedded on the wetted fiber surfaces by adding calcium oxide (CaO) and / or calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) to the moist fiber material, at least some of which coexist can associate the water with the amount of fiber. The fiber material treated in this way can then be exposed to carbon dioxide (CO 2 ).

Der Begriff "benetzte Faseroberflächen" kann alle benetzten Oberflächen der einzelnen Fasern umfassen. Dabei ist insbesondere auch der Fall mit erfasst, bei dem die Fasern sowohl an ihrer Außenfläche als auch in ihrem Innern (Lumen) mit Calciumcarbonat bzw. einem beliebigen anderen Fällungsprodukt beladen werden. The term "wetted fiber surfaces" can cover all wetted surfaces individual fibers. In particular, the case is also included with the fibers both on their outer surface and inside (lumen) Load calcium carbonate or any other precipitation product become.

Demnach können beispielsweise die Fasern z. B. mit dem Füllstoff Calciumcarbonat beladen werden, wobei die Anlagerung an die benetzten Faseroberflächen durch einen so genannten "Fiber Loading"-Prozess erfolgt, wie er als solcher in der US-A-5 223 090 beschrieben ist. In diesem "Fiber Loading"-Prozess reagiert z. B. das Kohlendioxid mit dem Calciumhydroxid zu Wasser und Calciumcarbonat. Accordingly, the fibers can, for. B. with the filler Calcium carbonate are loaded, being attached to the wetted fiber surfaces by means of a so-called "fiber loading" process as it is known as such US-A-5 223 090. Responded in this "fiber loading" process z. B. the carbon dioxide with the calcium hydroxide to water and calcium carbonate.

Mit besonderem Vorteil ist das angegebene Verfahren beispielsweise zur Herstellung von Zeitungsdruck, insbesondere mit einem Aschegehalt von 5 bis 20%, von SCA-Papier, von mit LWC beschichtetem Papier, von ULWC-Papier, von holzfrei ungestrichenem Papier, von holzfrei gestrichenem Papier, von weiß gedecktem Liner und/oder gebleichten Kartonsorten anwendbar. The specified method is particularly advantageous, for example Production of newspaper printing, in particular with an ash content of 5 to 20%, from SCA paper, LWC coated paper, ULWC paper, wood free uncoated paper, woodfree coated paper, white coated paper Liner and / or bleached cardboard types applicable.

Das angegebene Verfahren ermöglicht die Herstellung einer völlig neuen Papiersorte mit gleichmäßiger Füllstoffverteilung über den ganzen Querschnitt des Papiers sowie auf der Oberfläche. Der Papierhersteller kann somit ein Papierblatt herstellen, bei dem sich eine gleichmäßigere Verteilung des Füllstoffgehaltes ergibt, was zu Einsparungen beim Rohmaterial, hauptsächlich Holz- oder Sekundärfasern, sowie zu Verbesserungen auf der Papiermaschinenseite führt, wo für den Papierherstellungsprozess weniger Chemikalien erforderlich sind. Es ist jetzt möglich, die gleiche Papiersorte auf einer wesentlich leichteren Basis herzustellen, indem der gleiche Glanz erreicht wird, nachdem Füllstoffe gleichmäßiger verteilt sind, was insgesamt zu Einsparungen an Füllstoff und Fasern führt. Auf der Seite des Papierprodukts werden Verbesserungen hinsichtlich der physikalischen und optischen Papiereigenschaften und dadurch eine Aufwertung der Papierqualität erreicht. Verbesserungen bezüglich des Bedruckens ergeben sich daraus, dass eine gleichmäßige Verteilung von Druckfarbenteilchen speziell auf der bedruckbaren Oberfläche ermöglicht wird, da die Papieroberfläche eine geringere Rauhigkeit und eine höhere Gleichmäßigkeit besitzt. The specified method enables the production of a completely new one Paper type with even filler distribution over the entire cross section of the Paper as well as on the surface. The paper manufacturer can therefore use a sheet of paper produce in which there is a more even distribution of the filler content results in savings in raw material, mainly wood or Secondary fibers, as well as improvements on the paper machine side, where for the paper manufacturing process requires fewer chemicals. It is now possible to produce the same type of paper on a much lighter basis, by achieving the same shine after fillers are distributed more evenly overall, which leads to savings in filler and fibers. On the website of the paper product will be improvements in physical and optical paper properties and thereby an appreciation of the paper quality reached. Improvements in printing result from the fact that an even distribution of ink particles especially on the printable surface is made possible because the paper surface has a smaller Has roughness and higher uniformity.

Mit dem angegebenen Verfahren ergeben sich bessere Bedruckbarkeitseigenschaften. Das Verfahren bezieht sich sowohl auf die Stoffherstellung als auch auf die Papierherstellung. Bei der Stoffherstellung werden beispielsweise aus Altpapierstoff gewonnene Sekundärfasern oder Primärfasern desintegriert, entstrippt und gereinigt. Das Füllstoffmaterial in Form gefällten Calciumcarbonats (PCC = precipitated calcium carbonate) wird in diesem die Stoffherstellung betreffenden Teil der Faseraufbereitung so zugesetzt, dass alle Fasern eine gleichmäßiger verteilte PCC-Schicht besitzen. Dies erfolgt dadurch, dass die Holzfasern bzw. Zellstofffasern Ca(OH)2 ausgesetzt und das Ganze vermischt wird. Die Mischung wird dann in einem Reaktor CO2 ausgesetzt, in dem die CaCO3 (PCC)-Kristalle gebildet werden. Die Größe der Kristalle kann in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,5 µm, insbesondere in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 2,5 µm und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,8 µm liegen. Die Kristalle können an der Innenseite und der Außenseite der Fasern angelagert sowie als freie PCC-Teilchen vorgesehen sein, d. h. als Feststoff im Wasser des Faserbreis vorhanden sein. Der so behandelte Faserbrei kann dann als pumpfähige Faserstoffsuspension dem Blattbildungs- oder Papierbildungsprozess zugeführt werden. Zur Bildung einer Faserstoffbahn bzw. eines Papierblatts sind verschiedene Schritte wie z. B. ein Entwässern, Pressen, Kalandrieren erforderlich. With the specified method, better printability properties result. The process relates to both fabric and paper manufacturing. In the manufacture of fabrics, for example, secondary fibers or primary fibers obtained from waste paper stock are disintegrated, stripped and cleaned. The filler material in the form of precipitated calcium carbonate (PCC = precipitated calcium carbonate) is added in this part of the fiber preparation relating to fabric production in such a way that all fibers have a more uniformly distributed PCC layer. This is done by exposing the wood fibers or cellulose fibers to Ca (OH) 2 and mixing the whole. The mixture is then exposed to CO 2 in a reactor in which the CaCO 3 (PCC) crystals are formed. The size of the crystals can be in a range from approximately 0.05 to approximately 0.5 μm, in particular in a range from approximately 0.1 to approximately 2.5 μm and preferably in a range from approximately 0.3 to approximately 0.8 µm. The crystals can be attached to the inside and outside of the fibers and can be provided as free PCC particles, ie as a solid in the water of the pulp. The fiber pulp treated in this way can then be fed to the sheet formation or paper formation process as a pumpable fiber suspension. To form a fibrous web or a sheet of paper, various steps such as. B. dewatering, pressing, calendering required.

Indem der Stoff in der oben angegebenen Weise hergestellt wird, kann ein neues Papierprodukt durch Modifizierung des Herstellungsprozesses auf der Papiermaschinenseite erzeugt werden. By making the fabric in the manner indicated above, a new one can be made Paper product by modifying the manufacturing process on the Paper machine side are generated.

Allgemein werden zur Herstellung einer Papierbahn beispielsweise die folgenden Maschinen oder Einrichtungen eingesetzt: Langsiebmaschine, Hybrid-Former (DuoFormer™ D), Gap-Former (DuoFormer™ CFD). Die sich über dem Querschnitt ergebende Füllstoffverteilung ergibt sich rein beispielhaft auch aus der Zeichnung. Durch die Verwendung irgendeiner Art von Formiereinrichtung ergibt sich ein mehr oder weniger geringer Aschegehalt auf der Papieroberflächenseite, der die Bedruckbarkeit des Papiers negativ beeinflussen kann. Selbst dann, wenn eine Oberflächenbeschichtung von geringem Gewicht nachträglich auf das Papier aufgebraucht wird, liegt auf der Deckfläche selbst vorzugsweise keine Füllstoffverteilung vor. Die Beschichtungsoberfläche dringt in die Öffnungen oder Spalte ein, bedeckt jedoch nicht die Papieroberfläche, was es schwer macht, das Papier zu bedrucken. Die Druckfarbe muss die Farbe der Fasern überdecken. Da weißes Licht aus der Summe aller komplementären Regenbogenfarben besteht, existiert eine Weißlichtstrahlung als solche nicht. Dies bedeutet, dass eine bestimmte Pigmentgröße nur für eine Farbe gut ist. Andere Farben werden unterschiedlich reflektiert. Auf das Papier übertragen bedeutet dies, dass ein hoher Füllstoffgehalt erforderlich ist, um eine höhere Weiße zu erzeugen, wenn die Partikel nicht gleichmäßig verteilt sind. Die Beschichtungsoberfläche fügt dem Papier mehr weiße Pigmente hinzu, wodurch die weiße Oberfläche dicker wird, so dass die Laufzeit des Lichtstrahls länger ist, was eine weiße Farbe mit sich bringt. Streicht man beispielsweise einen Raum brauner oder schwarzer Farbe, so sind als Grundlage vier oder fünf Schichten weißer Farbe erforderlich, um die Basisfarbe zu überdecken. Dasselbe trifft auf Papier zu, wo zum Überdecken schwarzer Farbe mehr weiße Pigmente erforderlich sind, um Papier hoher Opazität zu erzeugen. Je weißer das Papier ist, desto weniger Druckfarbe wird benötigt, um das gleiche Ergebnis zu erhalten. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass dann, wenn die Füllstoffteilchen gleichmäßig beabstandet sind, weniger Druckfarbe benötigt wird und die Farbe auch weniger in das Basispapierblatt in z-Richtung eindringen muss. Durch Einstellen des Vakuums an den Formern kann eine bessere Füllstoffverteilung erreicht werden (vgl. insbesondere auch die blaue bzw. gestrichelte Kurve der Fig. 1 der Zeichnung). Mit der Verwendung von Faserstoff, zu dessen Erzeugung die Fasern mit einem Fällungsprodukt beladen wurden, in Verbindung mit irgendeinem der verschiedenen Formereinrichtungen, kombiniert mit einem Vakuum geringen Grades (im allgemeinen minus 1,5 m bis 4 m) oder hohen Grades (im allgemeinen minus 4 m bis 7,5 m) und vorzugsweise mittleren Grades (im allgemeinen minus 2 m bis 6 m) sowie einer Einrichtung für eine Beschichtung von (sehr) leichtem Gewicht kann in dem Papierblatt eine wesentlich bessere Füllstoffverteilung sowie eine bessere topographische Oberfläche des Papier, d. h. eine gleichmäßigere Papieroberfläche, erreicht werden. Dies bedeutet insbesondere auch eine geringere Füllstofffluktuation, bessere Laufeigenschaften (runnability) der Papiermaschine und einen geringeren Bedarf an Retentionsmitteln und opazitätserhöhenden Mitteln. In general, for example, the following machines or devices are used to produce a paper web: Fourdrinier machine, hybrid former (DuoFormer ™ D), gap former (DuoFormer ™ CFD). The filler distribution that results over the cross section also results from the drawing purely by way of example. The use of some type of forming device results in a more or less low ash content on the paper surface side, which can negatively influence the printability of the paper. Even if a surface coating of low weight is subsequently used on the paper, there is preferably no filler distribution on the top surface itself. The coating surface penetrates the openings or gaps, but does not cover the paper surface, which makes it difficult to print on the paper. The printing ink must cover the color of the fibers. Since white light consists of the sum of all complementary rainbow colors, white light radiation as such does not exist. This means that a certain pigment size is only good for one color. Other colors are reflected differently. Applied to paper, this means that a high filler content is required to produce a higher whiteness if the particles are not evenly distributed. The coating surface adds more white pigments to the paper, making the white surface thicker, so the light beam's runtime is longer, which results in a white color. For example, if you paint a room of brown or black color, four or five layers of white paint are required to cover the base color. The same is true for paper, where more white pigments are required to mask black color to produce high opacity paper. The whiter the paper, the less ink is required to get the same result. In other words, if the filler particles are evenly spaced, less printing ink is required and the ink also has to penetrate less into the base paper sheet in the z direction. A better filler distribution can be achieved by adjusting the vacuum on the formers (cf. in particular also the blue or dashed curve in FIG. 1 of the drawing). With the use of pulp for the production of which the fibers have been loaded with a precipitate, in connection with any of the various shaping devices, combined with a vacuum of low degree (generally minus 1.5 m to 4 m) or high degree (generally minus 4 m to 7.5 m) and preferably of medium degree (generally minus 2 m to 6 m) and a device for a coating of (very) light weight, a significantly better filler distribution and a better topographic surface of the paper can be found in the paper sheet, ie a more uniform paper surface can be achieved. In particular, this also means less filler fluctuation, better running properties (runnability) of the paper machine and a lower need for retention aids and opacity-increasing agents.

Was SC-Papiere betrifft, bei denen die Fasern selbst während des Kalandrierprozesses durch Druck und Wärme plastifiziert werden, d. h. die Papieroberfläche geglättet wird, ist ein wesentlich geringerer Kalandrieraufwand erforderlich, um eine bestimmte Qualität des kalandrierten Papiers zu erreichen. As for SC papers, in which the fibers even during the The calendering process can be plasticized by pressure and heat, d. H. the paper surface is smoothed is much less Calendering effort required to achieve a certain quality of calendered Paper.

Mit einer besseren Füllstoffverteilung im Papierblatt ist eine geringere Beschichtung und demzufolge ein geringeres Trocknen erforderlich, da die Fasern besser mit Füllstoff und dem betreffenden Belag oder Farbschicht (coating) überdeckt werden. With a better filler distribution in the paper sheet is a lower one Coating and consequently less drying is required because of the fibers better with filler and the relevant covering or color layer (coating) be covered.

Die Bedruckbarkeit des Papiers kann überdies beispielsweise auch dadurch verbessert werden, dass ein mehrschichtiger Stoffauflauf verwendet wird, mit dem die Füllstoffverteilung (PCC) im Papier in Richtung Querprofil (X-Section) beeinflusst werden kann. Dies ist allerdings nur möglich für Papiersorten, die Flächengewichte aufweisen, die die Verwendung mehrschichtiger Stoffaufläufe erlauben (> 80 g/m2). The printability of the paper can also be improved, for example, by using a multi-layer headbox with which the filler distribution (PCC) in the paper can be influenced in the direction of the cross profile (X-section). However, this is only possible for paper types that have basis weights that allow the use of multi-layer headboxes (> 80 g / m 2 ).

Bei extrem leichtgewichtigen Sorten, wie Newsprint (40-50 g/m2) und Telefonbuchpapier (28-40 g/m2), kann kein Mehrschicht-Stoffauflauf eingesetzt werden. Es ist jedoch denkbar, für Flächengewichte über 50 g/m2 mehrschichtige Stoffaufläufe einzusetzen. Multi-layer headboxes cannot be used for extremely lightweight grades such as Newsprint (40-50 g / m 2 ) and phone book paper (28-40 g / m 2 ). However, it is conceivable to use multilayer headboxes for basis weights above 50 g / m 2 .

Durch die "FL"-Technik, d. h. die so genannte "Fiber Loading"-Technik, ob mit modifiziertem (mehrschichtig) oder herkömmlichem (einschichtig) Stoffauflauf, wird das so genannte "Linting" unterbunden. Das "Linting" ist das Herausziehen der Füllstoffe während der Entwässerung, d. h. eine so genannte "First Pass Retention" der Füllstoffe. Verbesserungen im Bereich von 5 bis 50%, bevorzugt im Bereich von 10 bis 25%, sind möglich. Through the "FL" technology, i.e. H. the so-called "fiber loading" technology, whether with modified (multi-layer) or conventional (single-layer) headbox the so-called "linting" prevented. The "linting" is the pulling out of the Fillers during dewatering, d. H. a so-called "First Pass Retention "of the fillers. Improvements in the range from 5 to 50%, preferably in the Range from 10 to 25% are possible.

"FL"-Stoff, d. h. entsprechend der "FL"-Technik behandelter Stoff, hat ungefähr eine 25-200 mal höhere "Freeness" als herkömmlich hergestellter Stoff, basierend auf dem Refining-Prozess. "FL" fabric, i.e. H. Fabric treated according to the "FL" technique has approximately a 25-200 times higher "Freeness" than conventionally manufactured fabric, based on the refining process.

Das so hergestellte Rohpapier hat eine höhere Entwässerung, die mit einer modifizierten Entwässerung (DuoFormer, Fourdrinier, Gap-Former) beeinflusst werden kann. The base paper produced in this way has a higher drainage, which with a modified drainage (DuoFormer, Fourdrinier, Gap-Former) can be influenced can.

Durch die höhere Entwässerung wird ein höherer Trockengehalt nach der Pressenpartie erreicht. Dies bedeutet beispielsweise, dass das Papier mit einem höheren oder gleichen Trockengehalt in die Presse einfährt, jedoch mit einem höheren Trockengehalt aus der Presse ausfährt (1% höherer Trockengehalt spart ungefähr vier Trockenzylinder). Der verbesserte Trockenbereich könnte beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5% und vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 2% liegen. Due to the higher drainage, a higher dry content after the Press section reached. For example, this means that the paper has a enters the press with a higher or equal dry content, but with a higher dryness from the press (1% higher dryness saves about four drying cylinders). The improved dry area could for example in a range from about 0.1 to about 5% and preferably from about 0.5 up to about 2%.

Eine Anwendung der oben beschriebenen "FL"-Technik ist insbesondere für Papiere geeignet, die eine gute Bedruckbarkeit mit gleichzeitig möglichst hohem Füllstoffgrad bei möglichst geringem Faseranteil im Papier erfordern. An application of the "FL" technology described above is particularly for Suitable papers that have good printability with the highest possible Require filler level with the lowest possible fiber content in the paper.

Der Vorteil liegt darin, dass die Füllstoffteilchen auf der Faser angesiedelt sind und nicht, wie bei herkömmlichen Füllstoffen zwischen den Faserhohlräumen. Somit wird eine bessere Bedruckbarkeit erreicht, da die Druckfarbe auf den Füllstoffteilchen aufgebracht wird und nicht erst die Faser überdecken muss. Die Druckfarbe dringt dadurch auch weniger in die Fasern ein. The advantage is that the filler particles are located on the fiber and not, as with conventional fillers between the fiber cavities. Consequently better printability is achieved because the printing ink on the Filler particles is applied and does not have to cover the fiber first. The ink it also penetrates less into the fibers.

Die gleichmäßige Füllstoffverteilung in einem gegebenen Papierblatt wird also durch eine Anwendung des so genannten "Fiber Loading"-Prozesses erreicht, durch den die als gefälltes Calciumkarbonat (PCC) bekannten Füllstoffpartikel auf, in und zwischen die Fasern eingelagert werden. Der "Fiber Loading"-Prozess wird in der Stofferzeugungseinrichtung, bekannt als Stoffaufbereitung, angewandt. Der behandelte Stoff kann vorher oder nachher raffiniert (refined) werden, um ihn für den Papiermaschinenprozess vorzubereiten. So the even filler distribution in a given paper sheet is achieved by using the so-called "fiber loading" process, due to the filler particles known as precipitated calcium carbonate (PCC), be stored in and between the fibers. The "fiber loading" process is used in the fabric manufacturing facility known as stock preparation. The treated fabric can be refined before or after to it prepare for the paper machine process.

Ist der durch einen "Fiber Loading"-Prozess behandelte Stoff einmal auf ein jeweiliges Blattbildungssieb aufgebracht, so wird ein Papierblatt mit gleichmäßiger Füllstoffverteilung erzeugt. Der Füllstoffgehalt kann beispielsweise etwa 50% basierend auf dem Feststoffmassengewicht betragen. Da etwa bis zu 25% des Gesamtaschegehalts in und an den Fasern angelagert werden, wird erreicht, dass das Blatt bereits einen Aschegehalt in Querrichtung von 25% des gewünschten Gesamtaschegehaltes besitzt. Die Füllstoffretention in den Papiermaschinen liegt in einem Bereich von etwa 30-60% bezogen auf den Gesamtfüllstoffgehalt. Dies bedeutet, dass der Basisaschegehalt in Querrichtung eines "FL"-behandelten Blattes in einem Bereich von etwa 50% bis etwa 85% liegt, während im Vergleich dazu ein herkömmlicher Prozess Werte zwischen 30% bis 60% erreicht. Während des darauf folgenden Press- und Entwässerungsprozesses in der Papiermaschine kann der Füllstoffgehalt in Querrichtung verbessert werden. Während bei dem herkömmlichen Papierblattbildungsprozess das Ziel bei bis zu 30 bis 70% gleichmäßig verteiltem Füllstoffgehalt in Querrichtung, in Abhängigkeit vom Papierherstellungsprozess, liegt, kann bei einer Verwendung von "FL"-behandeltem Stoff in der Papiermaschine der in Querrichtung gleichmäßig verteilte Füllstoffgehalt im hergestellten Papierblatt bei etwa 55% oder sogar bei 95%, basierend auf dem Papierherstellungsprozess, liegen. Is the fabric treated by a "fiber loading" process once on one applied sheet forming screen, so a sheet of paper with a uniform Filler distribution generated. The filler content can be, for example, about 50% based on the solid mass weight. Since up to 25% of the Total ash content in and on the fibers is achieved that the sheet already has an ash content in the transverse direction of 25% of the desired Has total ash content. The filler retention is in the paper machines in a range of about 30-60% based on the total filler content. This means that the base ash content in the transverse direction of a "FL" treated Sheet ranges from about 50% to about 85% while compared a conventional process achieves values between 30% and 60%. During the subsequent press and drainage process in the In the paper machine, the filler content in the transverse direction can be improved. While in the conventional paper sheet forming process, the goal is up to 30 to 70% evenly distributed filler content in the transverse direction, depending of the paper manufacturing process, can be used with "FL" -treated fabric in the paper machine that is evenly distributed in the transverse direction Filler content in the paper sheet produced is around 55% or even 95%, based on the paper manufacturing process.

Eine gleichmäßige Füllstoffverteilung führt zu besseren Glanzwerten. Bessere Glanzwerte bedeuten eine höhere Weiße des Blatts. Da weißes Licht durch die Summe aller komplementären Regenbogenfarben gebildet wird, ist eine weiße Lichtstrahlung als solche nicht existent. Dies bedeutet, dass eine Pigmentgröße nur für eine Farbe gut ist. Andere Farben werden unterschiedlich reflektiert. Auf Papier bezogen bedeutet dies, dass ein hoher Füllstoffgehalt erforderlich ist, um eine höhere Weiße zu erzeugen, wenn die Partikel oder Teilchen nicht gleichmäßig verteilt sind. Durch eine gleichmäßige Verteilung der Füllstoffteilchen kann eine höhere Weiße mit einem geringeren Füllstoffgehalt erreicht werden, da die Füllstoffteilchen über dem Querschnitt des Papiers gleichmäßig beabstandet sowie gleichmäßig auf den Fasern verteilt sind. Die optimale Kristallgröße liegt in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,1 µm und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,8 µm. A uniform filler distribution leads to better gloss values. better Gloss values mean a higher whiteness of the sheet. Because white light through the The sum of all complementary rainbow colors is white Light radiation as such does not exist. This means a pigment size is only good for one color. Other colors are reflected differently. On Paper-based, this means that a high filler content is required to to produce a higher whiteness when the particles or particles are not are evenly distributed. Through an even distribution of the filler particles a higher whiteness with a lower filler content can be achieved because the Filler particles evenly spaced across the cross-section of the paper and are evenly distributed on the fibers. The optimal crystal size is in in a range from about 0.05 to about 0.1 µm, and preferably in a range from about 0.3 to about 0.8 µm.

Durch die Verwendung der optimalen Kristallgröße ist weniger Füllstoff erforderlich, da die Füllstoffpigmente zur Erzielung optimaler optischer Eigenschaften gleichmäßig über die Fasern verteilt sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mehr Füllstoff durch den Papiersiebformungsprozess zurückgehalten wird, da kleinere Teilchen eine bessere Penetration innerhalb des Blattes ermöglichen. Dies bedeutet, dass das Blatt selbst von der Innenseite zur Außenseite hin mit Füllstoff aufgefüllt wird, d. h. eine bessere Füllstoffretention über den Blattbildungsprozess erreicht wird, was zu einer gleichmäßigen Verteilung in dem Papier führt, womit eine höhere Papierproduktion erreicht wird, indem der Stoff in der folgenden Weise behandelt wird:
Die zuvor mit Ca(OH)2 gemischte Faserstoffsuspension wird in einer Kristallisationseinheit, z. B. einem Fluffer, Refiner, Diperger oder dergleichen, bei einer Konsistenz oder Feststoffkonzentration in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 60%, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 15 bis etwa 35%, gegeben. Das Ca(OH)2 kann in Flüssig- oder in Trockenform zugesetzt werden. Der Faserbrei oder Trockenhalbstoff wird mit CO2 beaufschlagt. Das CO2 kann z. B. bei Temperaturen in einem Bereich zwischen etwa -15°C und etwa 120°C und vorzugsweise bei Temperaturen in einem Bereich zwischen etwa 20°C und etwa 90°C zugesetzt werden.
By using the optimal crystal size, less filler is required because the filler pigments are evenly distributed over the fibers to achieve optimal optical properties. Another benefit is that more filler is retained by the paper forming process because smaller particles allow better penetration within the sheet. This means that the sheet itself is filled with filler from the inside to the outside, i.e. a better filler retention is achieved via the sheet formation process, which leads to an even distribution in the paper, with which a higher paper production is achieved by the substance in the is treated as follows:
The fiber suspension previously mixed with Ca (OH) 2 is in a crystallization unit, for. B. a fluffer, refiner, diperger or the like, given a consistency or solid concentration in a range from about 5 to about 60%, preferably in a range from about 15 to about 35%. The Ca (OH) 2 can be added in liquid or dry form. The pulp or dry pulp is charged with CO 2 . The CO 2 can e.g. B. at temperatures in a range between about -15 ° C and about 120 ° C and preferably at temperatures in a range between about 20 ° C and about 90 ° C.

Die Faserstoffsuspension gelangt in die Gaszone, wo jede einzelne Faser einer Gasatmosphäre ausgesetzt ist, gefolgt von der Fällungsreaktion, mit der sich unmittelbar das CaCO3 ergibt. Die Form der CaCO3-Kristalle kann z. B. rhomboedrisch, skalenoedrisch oder kugelförmig sein, wobei insbesondere die Kristallmenge vom gewählten Temperaturbereich für die Faserstoffsuspension und vom CO2 sowie vom Ca(OH)2-Gehalt in der Faserstoffsuspension abhängig ist. Nachdem die Faserstoffsuspension mit den gebildeten Kristallen die Gaszone passiert hat, wird das gebildete PCC oder die Faserstoffsuspension mit den Kristallen im Lumen, auf der Faser und zwischen den Fasern durch einen Rotor und einen Stator geführt, wo die Verteilung der Kristalle in der Faserstoffsuspension unter Mischen mit geringer Scherung abgeschlossen wird. The fiber suspension enters the gas zone, where each individual fiber is exposed to a gas atmosphere, followed by the precipitation reaction, which immediately results in the CaCO 3 . The shape of the CaCO 3 crystals can e.g. B. rhombohedral, scalenohedral or spherical, with the amount of crystal in particular depending on the selected temperature range for the fiber suspension and on the CO 2 and on the Ca (OH) 2 content in the fiber suspension. After the pulp suspension with the crystals formed has passed the gas zone, the PCC or the pulp suspension formed with the crystals in the lumen, on the fiber and between the fibers is passed through a rotor and a stator, where the distribution of the crystals in the pulp suspension with mixing completed with low shear.

Während die Faserstoff/Kristallsuspension den Rotor passiert, tritt eine Scherverteilung auf, die eine Größenverteilung der Kristalle von etwa 0,05 bis etwa 0,5 µm und vorzugsweise von etwa 0,3 bis etwa 1,0 µm mit sich bringt. As the fiber / crystal suspension passes the rotor, one occurs Shear distribution on which the size distribution of the crystals from about 0.05 to about 0.5 microns and preferably from about 0.3 to about 1.0 µm.

Die Form der verwendeten Füllstoffteilchen ist beispielsweise rhomboedrisch mit einer jeweiligen Würfelgröße in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1 µm oder skalenoedrisch mit einer jeweiligen Länge in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1 µm und einem jeweiligen Durchmesser in einem Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,5 µm, abhängig von der herzustellenden Papiersorte. The shape of the filler particles used is, for example, rhombohedral a respective cube size in a range from about 0.05 to about 1 µm or Scalohedral with a respective length in a range from about 0.05 to about 1 µm and each diameter in a range of about 0.01 up to about 0.5 µm, depending on the type of paper to be produced.

Je weiter die Faserstoffsuspension auf der Rotorscheibe anzutreffen ist, umso geringer ist die Scherung, abhängig von dem zur Verdünnung zugesetzten H2O. The further the fiber suspension is found on the rotor disc, the lower the shear, depending on the H 2 O added for dilution.

Die Konzentration der die Rotorscheibe passierenden Faserstoffsuspension beträgt etwa 0,1% bis etwa 50% und vorzugsweise etwa 35% bis etwa 50%. The concentration of the fiber suspension passing through the rotor disc is from about 0.1% to about 50%, and preferably from about 35% to about 50%.

Der die CO2 Zufuhrleitung beaufschlagende Druck liegt insbesondere in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 6 bar, und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 3 bar, um eine konstante CO2-Versorgung zum Gasring für die erwünschte chemische Reaktion sicher zu stellen. Die CO2-Versorgung und damit die das CaCO3 hervorbringende Fällungsreaktion kann über den pH-Wert gesteuert und/oder geregelt werden. The CO 2 supply line pressure applied is preferably in a range of about 0.1 to about 6 bar, and preferably in a range from about 0.5 to about 3 bar, to provide a constant CO 2 supply to the gas ring for the desired chemical To ensure response. The CO 2 supply and thus the precipitation reaction that produces the CaCO 3 can be controlled and / or regulated via the pH value.

Es können beispielsweise pH-Werte in einem Bereich von 6,0 bis etwa 10,0 pH, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 7,0 bis etwa 8,5 pH für die abschließende Reaktion der CaCO3-Kristalle ins Auge gefasst werden. Die für diesen Prozess eingesetzte Energie kann insbesondere in einem Bereich zwischen etwa 0,3 kWh/t und etwa 8 kWh/t und vorzugsweise in einem Bereich zwischen etwa 0,5 kWh/t und etwa 2,5 kWh/t liegen. Verdünnungswasser kann zugesetzt und mit der Faserstoffsuspension vermischt werden, um eine abschließende Verdünnung zu erhalten, in der die erzeugte Faserstoffsuspension mit Füllstoff eine Konsistenz oder Feststoffkonzentration in einem Bereich von beispielsweise etwa 0,1% bis etwa 16%, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 2% bis etwa 6% besitzt. Die Faserstoffsuspension wird dann in einer Maschine, einem Behälter oder der nächsten Prozessmaschine der Atmosphäre ausgesetzt. For example, pH values in a range from 6.0 to approximately 10.0 pH, preferably in a range from approximately 7.0 to approximately 8.5 pH, can be envisaged for the final reaction of the CaCO 3 crystals. The energy used for this process can be in particular in a range between approximately 0.3 kWh / t and approximately 8 kWh / t and preferably in a range between approximately 0.5 kWh / t and approximately 2.5 kWh / t. Dilution water can be added and mixed with the pulp suspension to obtain a final dilution in which the pulp suspension produced with filler has a consistency or solid concentration in a range from, for example, about 0.1% to about 16%, preferably in a range from about 2 % to about 6%. The pulp suspension is then exposed to the atmosphere in a machine, a container or the next process machine.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Rotorscheibe kann am Außendurchmesser, insbesondere in einem Bereich von etwa 20 bis 100 m/s und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 40 bis etwa 60 m/s liegen. The rotational speed of the rotor disc can be in particular in a range from about 20 to 100 m / s and preferably in range from about 40 to about 60 m / s.

Die Geschwindigkeit durch den Rotor und den Stator liegt in einem Bereich von beispielsweise etwa 0,02 m/s bis etwa 0,55 m/s und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,05 m/s und etwa 0,2 m/s, in Abhängigkeit von dem Füllstoffgehalt und der Kristallgröße. The speed through the rotor and the stator is in a range of for example about 0.02 m / s to about 0.55 m / s and preferably in one Range of about 0.05 m / s and about 0.2 m / s, depending on the filler content and the crystal size.

Der Kristallfüllstoffgehalt, die Kristallgröße und die Geschwindigkeit sind nach derzeitiger Kenntnis linear miteinander verknüpft. The crystal filler content, the crystal size and the speed are after current knowledge linked linearly.

Der Spalt zwischen Rotor und Stator beträgt beispielsweise etwa 0,5 bis etwa 100 mm und vorzugsweise etwa 25 bis etwa 75 mm. The gap between the rotor and the stator is, for example, approximately 0.5 to approximately 100 mm and preferably about 25 to about 75 mm.

Der Durchmesser des Rotors und des Stators kann insbesondere in einem Bereich von etwa 5 m bis etwa 2 m liegen. The diameter of the rotor and the stator can in particular be in one Range from about 5 m to about 2 m.

Die Reaktionszeit liegt beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,01 min bis 1 min, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,1 sec bis etwa 10 sec. The reaction time is, for example, in a range from about 0.01 min to 1 min. preferably in a range from about 0.1 sec to about 10 sec.

Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht die Herstellung einzelner Teilchen, die gleich voneinander beabstandet und an die Fasern angelagert sind, wobei sie die Fasern in der erforderlichen Art und Weise bedecken. The process described above enables the production of individual particles which are equally spaced from one another and attached to the fibers, whereby they cover the fibers in the required manner.

In den Fig. 1 bis 10 der beigefügten Zeichnung sind rein beispielhaft verschiedene Füllstoff- oder Ascheverteilungen für verschiedene Formerabschnitte schematisch dargestellt. In FIGS. 1 to 10 of the accompanying drawings by way of example, various filler or ash distributions for various Formerabschnitte illustrated purely schematically.

Fig. 10 der Zeichnung zeigt rein beispielhaft und schematisch den Einfluss bestimmter Faktoren auf die Füllstoffverteilung in z-Richtung. Fig. 10 of the drawing shows purely as an example and schematically shows the influence of certain factors on the filler distribution in the z direction.

Fig. 11 der Zeichnung zeigt rein beispielhaft und schematisch einen Vergleich einer Gesamtascheverteilung bei einem herkömmlichen Papier mit einer möglichen Gesamtascheverteilung bei einem "FL"-Papierprodukt. Fig. 11 of the drawing shows purely as an example and schematically a comparison of a total ash distribution in a conventional paper with a possible total ash distribution in a "FL" -Papierprodukt.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Fasern mit einem Fällungsprodukt beladen und dabei kristalline Fällungsproduktteilchen erzeugt werden, die so behandelten Fasern in Form einer pumpfähigen Faserstoffsuspension einem Blattbildungsprozess zugeführt werden und während dieses Blattbildungsprozesses die sich über den Bahnquerschnitt ergebende Füllstoffverteilung über eine entsprechende Vakuumbeaufschlagung eingestellt bzw. gesteuert und/oder geregelt wird. 1. Process for producing a fibrous web, in particular paper or Cardboard web in which the fibers are loaded with a precipitation product and thereby crystalline precipitate particles are produced, which treated fibers in the form of a pumpable fiber suspension Sheet formation process are fed and during this Sheet formation process the filler distribution resulting over the web cross-section adjusted or controlled via an appropriate vacuum application and / or is regulated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass kristalline Fällungsproduktteilchen von einer Größe in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,5 µm, insbesondere in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 2,5 µm und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,8 µm erzeugt werden. 2. The method according to claim 1, characterized, that crystalline precipitate particles of one size in one range from about 0.05 to about 0.5 µm, especially in a range of about 0.1 to about 2.5 microns, and preferably in a range of about 0.3 to about 0.8 µm are generated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass kristalline Fällungsproduktteilchen von einer Größe in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,1 µm und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,8 µm erzeugt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that crystalline precipitate particles of one size in one range from about 0.05 to about 0.1 µm and preferably in a range of about 0.3 to about 0.8 microns are generated. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fällungsprodukt Calciumcarbonat ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the precipitate is calcium carbonate. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beladen der Fasern mit Calciumcarbonat Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid zugesetzt und die Fällung durch Beaufschlagen der Faserstoffsuspension mit Kohlendioxid ausgelöst wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that for loading the fibers with calcium carbonate calcium oxide and / or Calcium hydroxide added and the precipitation by loading the Fibrous suspension is triggered with carbon dioxide. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumhydroxid der Faserstoffsuspension in Flüssigform zugesetzt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the calcium hydroxide of the fiber suspension in liquid form is added. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumhydroxid der Faserstoffsuspension in Trockenform zugesetzt wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the calcium hydroxide of the fiber suspension in dry form is added. 8. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Zeitungsdruck. 8. Application of the method according to one of the preceding claims for the production of newspaper printing. 9. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von SCA-Papier. 9. Application of the method according to one of the preceding claims for the production of SCA paper. 10. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von mit LWC beschichtetem Papier. 10. Application of the method according to one of the preceding claims for the production of paper coated with LWC. 11. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von ULWC-Papier. 11. Application of the method according to one of the preceding claims for the production of ULWC paper. 12. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von holzfrei ungestrichenem Papier. 12. Application of the method according to one of the preceding claims for the production of wood-free uncoated paper. 13. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von holzfrei gestrichenem Papier. 13. Application of the method according to one of the preceding claims for the production of woodfree coated paper. 14. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von weiß gedecktem Liner. 14. Application of the method according to one of the preceding claims for the production of white liner. 15. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von gebleichten Kartonsorten. 15. Application of the method according to one of the preceding claims for the production of bleached cardboard.
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