一種處理紙漿的方法

2023-06-08 08:38:06

專利名稱：一種處理紙漿的方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的處理紙漿的方法。
背景技術：
處理前面所述類型的紙漿的方法通常也稱為精煉加工(refiningprocess)。長期以來公知紙漿纖維(pulp fiber)必須經過精煉加工，這樣後來由紙漿纖維製造出來的紙才具有所要求的特性，尤其是具有強度、結構和表面方面的特性。絕大多數通常使用的精煉加工都是採用由橫木(rail)提供的精煉表面，也就是由通常所說的葉片(blade)提供的精煉表面。相應的機器大多稱為葉片精煉機。在特殊情況下，精煉加工還用在至少一個精煉表面無葉片(bladeless)的情況中，從而可以通過摩擦力或者剪切力(shearforce)傳遞精煉加工。
通過改變精煉參數，可以將加工處理的效果控制在較寬範圍內，除了提取量外，尤其會根據是否要求進行精煉而形成切削更強或者纖絲化程度更強的不同處理效果。如果利用公知的精煉加工方法處理紙漿纖維，紙漿纖維的抗脫水性能將隨著提取的增加而提高。抗脫水性能的慣常度量為根據肖伯爾-瑞格勒法(Schopper-Riegler)的游離度(freeness)。
增加游離度對造紙機的結構具有不利影響，但還是可以接受的，因為前面所述的紙漿的質量特性對其使用性能特別重要。在多數情況下，選擇精煉參數以使得為達到要求的紙漿質量所產生的游離度的增加儘可能低。但是，這種影響的可能性是非常有限的。另外，從力節約(force-economic)的角度來看，精煉加工可能變得不再那麼有利。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種紙漿處理方法，使用這種方法可以改變紙漿纖維或紙纖維，以使得由此所製造的紙的強度增加。伴隨此過程的抗脫水性能的增加至少比採用現有的精煉加工方法少。
本發明目的由權利要求1所述的技術特徵實現。
充分利用新的精煉加工過程，使得可以最大程度地避免紙漿纖維的精煉剪切負載(shear loading)。因此，相比於現有的精煉加工，本發明主要可以實現以下三個重要優點1.纖維長度基本上保持得更好。
2.纖維表面沒有纖絲化或者纖絲化非常少。
3.為獲得所需的強度的特殊精煉工作普遍減少。
針對長纖維紙漿的對比試驗已經表明，為達到8Km的撕破長度(tearlength)，葉片精煉出現45°SR的游離度，而採用新的處理方法則僅產生18°SR的游離度。所要求的特殊精煉工作減少到50％以下。
可以設想通過新精煉加工方法改變纖維表面，以提高柔韌性和結合力，而不必將纖絲(fibril)從纖維外表面去除。細小纖維即纖維組分的生產，也可以被忽略。
如果這種處理用於回收的纖維，優點1和2起到特殊的作用。回收的纖維已經經過至少一次，甚至多次精煉的精煉加工，這樣自然可以避免任何進一步的粉碎(crushing)。


下面將參照附圖解釋本發明及其優點。附圖有圖1為執行根據本發明方法的一個簡單例子；圖2為執行本發明方法的裝置示意圖；圖3為輾滾結構(roll structure)的變形；
圖4為另一執行本發明方法的裝置處於使用位置的示意圖；圖5為定性的強度曲線圖。
具體實施例方式
圖1表示特別適宜執行本發明方法的裝置的部分視圖。但是，並沒有示出技術設計細節。根據圖示，精煉表面1位於旋轉的精煉主體9的外圓周上。精煉表面2，作為類似的旋轉精煉滾筒8的內側，傳送要精煉的紙漿F，該紙漿F是位於旋轉精煉滾筒8內側的、包含紙纖維或紙漿纖維的水樣懸浮液(watery suspension)。紙漿F均勻地分布在精煉表面2上，並由於離心力在其上隨著旋轉。精煉主體9的圓周速度如方向箭頭6所示，精煉滾筒8的圓周速度如方向箭頭7所示。根據本發明，這兩個精煉表面的運動使得在兩個精煉表面最接近的位置5處，在位於紙漿F和精煉表面之間，精煉表面的主運動方向上，產生非常低的速度。主運動方向由驅動所致的精煉表面的運動而產生。本處理過程中，精煉主體9輾軋精煉滾筒8的內側。精煉主體9的旋轉軸線平行於精煉滾筒8的旋轉軸線，並且可以在空間固定(spatiallyfixed)。實際精煉區域3起始於精煉表面1浸入紙漿F的層的位置處。為了產生壓縮力，精煉主體9利用力P壓向精煉表面2。可以通過改變該力來調整精煉效果。已經證明大小為2～10N/mm的直線力(line force)是比較有利的。該數值範圍的力與接觸精煉主體的寬度有關，而不考慮在運轉方向上接觸表面的膨脹。因此，纖維處理隨著壓縮和碾碎過程進行，其中壓縮和碾碎過程以非常平緩的方式使纖維變得柔韌。沒有真正的剪切力和切削力傳遞到纖維上。
這裡精煉表面1具有凹槽4，凹槽4的作用效果不能與現有的葉片精煉機的葉片相比，現有的葉片精煉機中的葉片彼此間以較高的速度運動。凹槽4與例如用於吸收纖維的水分的相對表面一起協同來產生壓力脈衝。它們也將紙漿F傳遞通過精煉區域3。凹槽可以沿著整個精煉主體的軸線長度延伸，但也可以中斷。深度t和寬度u通常應該至少為2mm。直角結構的偏移也是可行的。例如，圖3所示的梯形結構作為參考實例。
用於執行本發明方法的裝置通常製造成如圖2所示的使用位置。水平布置的精煉滾筒8通過驅動11的作用而旋轉。多個精煉主體9位於精煉滾筒的內部，並且如前面所描述的那樣運動，使得輾軋運動產生於與精煉滾筒8的接觸位置。精煉主體9通過驅動10的作用而旋轉，精煉主體的旋轉軸線垂直且空間固定。加入的紙漿F隨著這種裝置逐步地精煉，可以在精煉加工後移出排出的紙漿F』。如果這種裝置連續運作，則必須執行連續的紙漿吞吐量的測量，以便進行均勻的精煉。
執行本發明方法的另一種可能方式如圖4所示，其中精煉滾筒8和精煉主體9的中心線是水平的。這種裝置允許連續的精煉，但要求通過精煉區域的通道完成所需的提取。要精煉的紙漿F的厚層注入到靜止的精煉滾筒8中，通過重力作用向下流入到精煉滾筒的內壁。由於精煉主體9繞其軸線的旋轉運動(箭頭6的方向)與精煉主體9繞精煉滾筒8的中心線的旋轉運動(箭頭6』的方向)在重疊進行，精煉主體9輾軋精煉滾筒8的內壁。通常，這種裝置包括多個支撐在旋轉架上的精煉主體9。通過選擇紙漿F的添加和去除臺，可以調整紙漿的流速。精煉主體可以沿紙漿的流向相反方向(如這裡所畫出的)或相同方向運轉。
圖5示意圖示出了新的處理方法所能獲得的改進。該圖示出了沿撕破長度(箭頭13)畫出的游離度(箭頭12)。曲線14示出了傳統的葉片精煉方法的結果，曲線15示出了新方法達到的結果。容易看出，根據本發明方法可以產生更低的游離度以到達所需的高撕破長度。該圖僅用於示出基本趨勢。
權利要求
1.一種改變水樣懸浮液中的紙纖維或紙漿纖維的方法，其中紙漿(F)導入通過至少一個位於精煉表面(1，2)之間的精煉區域(3)，精煉表面(1，2)相對彼此運動並相互擠壓，從而機械精煉工作傳遞到紙漿使得所製造的紙的強度改變；其特徵在於，紙漿(F)與精煉表面之間在精煉表面運動主方向上的相對速度，至多為精煉表面(1，2)在精煉區域(3)中最接近的位置(5)處所最快驅動的精煉表面的絕對速度的10％，使得沒有剪切力或至多非常低的剪切力傳遞到精煉區域(3)的纖維上。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述紙漿(F)與精煉表面之間在精煉表面運動主方向上的相對速度，低於精煉表面(1，2)在精煉區域(3)中最接近的位置(5)處所最快驅動的精煉表面的絕對速度的5％。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述精煉表面(1，2)的相對運動是輾軋運動。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，精煉通過壓縮紙漿傳遞所述機械精煉工作。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的方法，其特徵在於，精煉表面(1)具有凹槽(4，4』)，該凹槽在運動的精煉表面的運動主方向上橫向延伸。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述凹槽(4，4」)的深度至少為2mm，並且在運動的精煉表面的運動方向上的寬度(u)至少為2mm。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，所述第二精煉表面(2)不具有橫向延伸的凹槽。
8.根據前面任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，一個精煉表面(1)位於圓柱形的精煉主體(9)的外面，該精煉主體(9)的中心線相對於在內側包含另一精煉表面(2)的精煉滾筒(8)運動。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，多個精煉主體(9)應用在精煉滾筒(8)中。
10.根據前面任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，紙漿(F)沒有相對於精煉區域(3)中的精煉表面(1，2)中的一個運動。
11.根據前面任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述纖維呈現在具有至多10％固體含量的懸浮液中。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，固體含量至多等於6％。
13.根據前面任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，至少一個精煉表面(1，2)的絕對速度保持為8～30m/sec的數值。
14.根據前面任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，精煉表面(1，2)互相擠壓，使得在精煉區域(3)中產生大小為2～10N/mm的直線力。
全文摘要
公開了一種用於改變懸浮的紙纖維或紙漿纖維的方法，特別用於增加由所述纖維製造的紙的強度。根據本發明方法，兩個研磨表面(1，2)相互擠壓並運動，使得研磨表面(1，2)與研磨區域的紙漿(F)之間產生儘可能低的相對速度。所述方法可以利用具有研磨表面的研磨主體(9)以特別適宜的方式執行，該研磨主體支撐一個研磨表面(1)，並在支撐研磨表面(2)的研磨滾筒(8)的內側輾軋運動。
文檔編號D21D1/34GK1697902SQ03819044
公開日2005年11月16日 申請日期2003年7月30日 優先權日2002年8月13日
發明者沃爾夫岡·伯傑, 克勞斯·艾賓格, 魯道夫·艾特格, 迪馬特·格魯恩思, 安德裡亞·海爾納, 沃爾特·魯夫, 羅納德·西格爾, 海爾馬特·斯塔克, 彼得－瑞格伯特·溫特 申請人:格拉茨技術大學紙業纖維素和纖維技術研究所, 莫迪包裝弗蘭特沙赫股份公司, 諾伊西德樂股份公司, 薩皮紙業集團股份有限公司, 拉基希Sca印刷業股份公司, 諾斯克斯科哥布龍克股份有限公司, 福伊斯紙纖維系統兩合股份有限公司