專利名稱：用填料充填纖維質(zhì)材料懸浮物的方法
用填料充填纖維質(zhì)材料懸浮物的方法本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1前序部分所述的充填纖維質(zhì)材料懸浮物的方法。
已知多種用碳酸釣充填紙漿纖維的充填纖維工藝方法。在US 5223090中描述了一種方法，在該方法中應(yīng)用含具有圍繞空腔的纖維壁的拉長(zhǎng)纖維的纖維材料，該纖維的濕度足以形成紙漿的脫水紙漿。該纖維的含濕量相當(dāng)于纖維重量的40至50%。水主要存在于纖維內(nèi)部和纖維壁內(nèi)部。接著可選地向紙漿加入氧化4丐或氬氧化鉤，以使至少一部分引入的氧化釣或氫氧化鉀與紙漿中存在的水結(jié)合。然后將纖維狀纖維素物質(zhì)與二氧化碳起作用，同時(shí)經(jīng)剪切-混合工藝處理，以通過沉淀產(chǎn)生在空腔內(nèi)和纖維素纖維的纖維壁內(nèi)部含明顯量碳酸鈣的纖維材料。
由DE 10204254 Al已知另 一種充填纖維質(zhì)材料懸浮物的方法。該方法包括下列步驟將液態(tài)或干式氫氧化鈣或氧化鈣加到纖維質(zhì)材料懸浮物中，在纖維質(zhì)材料懸浮物中引入二氧化碳?xì)怏w，通過二氧化碳沉淀碳酸鈣。
本發(fā)明的目的在于提供一種充填纖維質(zhì)材料懸浮物的方法，該方法中強(qiáng)化了充填工序的優(yōu)點(diǎn)，也可明顯達(dá)到較高的充填效果。
本發(fā)明的目的通過如權(quán)利要求1所述的措施實(shí)現(xiàn)。
通過該方法可制備以碳酸鈣充填的纖維材料(FLPCC =充填沉淀碳酸鈞的纖維)，特別是在造紙中用于制備紙漿或應(yīng)用紙漿。待充填的纖維原料例如來(lái)自再生紙、DIP(-脫墨紙)，二次纖維材料、漂白的或未漂白的紙漿、各類木質(zhì)材料、各類紙?jiān)霞垵{、漂白的或未漂白的硫酸鹽紙漿、廢產(chǎn)品材料、亞麻纖維、棉纖維和/或大麻纖維(主要用于制備香煙紙)和/或各種在造紙機(jī)中可用的其它紙?jiān)?。該方法的?yīng)用與充填的纖維原料無(wú)關(guān)。
本發(fā)明的應(yīng)用范圍可擴(kuò)展到造紙和紙漿制備以及包括制備填料的工藝技術(shù)，并且包括所有紙類的應(yīng)用范圍，其中所有紙類包括包裝紙和生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢品，該廢品的填料含量為1%至60%和/或具有填料含量為1%至60%的白色蓋層。該填料優(yōu)選為5%至50%。
如果在造紙中用充填纖維工藝處理纖維質(zhì)材料懸浮物，則由此產(chǎn)生一種與市售的已知產(chǎn)品相比具有新穎性和改進(jìn)特性的全新產(chǎn)品。這種工藝可在造紙廠的材料制備中直接沉淀出僅均勻分布和淀積在纖維上和纖維中特別是
紙纖維上和紙纖維中的填料(碳酸4丐)。
在本發(fā)明方法中，可以有利地用能產(chǎn)生與例如200倍重力場(chǎng)對(duì)應(yīng)的高離心場(chǎng)的水力旋流器進(jìn)行分級(jí)。
另 一種可能在于應(yīng)用壓力篩選器，特別是當(dāng)它設(shè)計(jì)成具有細(xì)篩孔的纖維分級(jí)器。當(dāng)然，也可用多級(jí)分離裝置和/或各種分離原理的組合。
如此實(shí)施本發(fā)明方法是特別有利的，即利用充填纖維質(zhì)懸浮物的不同效果或通過相應(yīng)的措施部分或完全地重新協(xié)調(diào)該不同效果。在一種本發(fā)明使用的充填工序中，會(huì)形成一種例如由各種纖維組合而成的纖維質(zhì)懸浮物?；?br> 不同特性，可使在所有參與的纖維中充填均不同。此外，可考慮到一種統(tǒng)計(jì)的影響，即在沉淀過程中基于參數(shù)波動(dòng)，如時(shí)間或地點(diǎn)不同，使沉淀不均勻。不同的充填度，即在纖維上附著的沉淀晶體的量的不同，可產(chǎn)生緊接充填工序的分級(jí)作用，這時(shí)形成至少兩種不同充填度的級(jí)^f分。因?yàn)榻?jīng)較強(qiáng)充填的纖維重于經(jīng)較弱充填的纖維，這里將有較強(qiáng)充填度的纖維稱為重級(jí)份，有較弱充填度的纖維則稱為輕級(jí)份。
依據(jù)對(duì)方法的不同要求，可考慮兩種用于進(jìn)一步處理不同級(jí)份的可能性。
第一種可能性在于，將輕級(jí)份返回到位于充填前的裝置部件中以重新實(shí)施充填工序，這樣做例如特別有利的是，這時(shí)通過再次充填可使在輕級(jí)份中的纖維達(dá)到明顯較高的充填度。原因可能是，基于纖維特性，較長(zhǎng)時(shí)間的充填或較高濃度的化學(xué)試劑會(huì)更有利。在這類情況下，不依"最復(fù)雜的纖維"確定工藝而從整體經(jīng)濟(jì)地最佳化工藝是較為合算的。
該第二種可能性在于，將所形成的級(jí)份在造紙或制紙板時(shí)有針對(duì)性地區(qū)
別應(yīng)用。己知在造紙中對(duì)各類紙和也可能對(duì)紙機(jī)上的各部位有不同的質(zhì)量要求。通過分級(jí)以改進(jìn)造紙的整個(gè)工藝也是可能的。
與通常用于制備纖維質(zhì)懸浮物的工藝相比，通過充填可在節(jié)能條件下達(dá)
到較高的研磨度；例如可節(jié)省達(dá)50%的研磨能。這對(duì)其制備中要經(jīng)過研磨工
序的各類紙均特別有效，主要是那些具有高或很高研磨度的紙，例如FL-香煙紙(FL-充填纖維)、FL-B&P-紙、FL-牛皮袋紙和FL-過濾紙。在這些紙不需要填料的情況下，可在研磨工序后或?qū)⒗w維質(zhì)懸浮物引入料槽之前或加到紙機(jī)前去除游離的填料。但該纖維本身的內(nèi)部和/或內(nèi)部和外部均含有填料，因而保持了充填纖維工藝的有利效果。
充填對(duì)各類紙的制備均有利，因?yàn)橥ㄟ^在紙機(jī)各區(qū)段如壓制部位、干燥部位或在巻紙幅的區(qū)域中由工藝產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，所制備的中間產(chǎn)品和待制的成品通過應(yīng)用巻繞機(jī)、巻包機(jī)、滾翻機(jī)和轉(zhuǎn)換機(jī)而承受高機(jī)械負(fù)荷。
在上述紙類中應(yīng)用本發(fā)明工藝的另 一優(yōu)點(diǎn)在于，這些紙類還可在延壓機(jī)中繼續(xù)加工。通過應(yīng)用纖維充填工藝在纖維中、纖維周圍和纖維上淀積纖維充填顆粒，可避免黑化，即黑釉光整理。
下面描述充填纖維質(zhì)懸浮物的典型實(shí)施例。
使用含水纖維質(zhì)材料，特別是含水紙料作原料，其稠度為O.l至20%,優(yōu)選2至8%。以水料或干態(tài)的氫氧化鈣或氧化鈣以存在纖維量的0.01至60%混入含水紙纖維中?；旌线^程中使用靜態(tài)混合器、接受槽或物質(zhì)溶解裝置；這時(shí)pH值調(diào)到7至12，優(yōu)選9至12。氫氧化鉤的反應(yīng)性為0.01至10分鐘，優(yōu)選1秒至3分鐘。按規(guī)定的反應(yīng)參數(shù)混入稀釋水。
依反應(yīng)參數(shù)將二氧化碳混入濕的紙料中。這時(shí)碳酸鈣在二氧化碳?xì)怏w中沉淀。
工藝溫度優(yōu)選為-15。C至120°C，特別是20。C至9(TC。優(yōu)選產(chǎn)生菱形六面體、偏三角面體和球形晶體，晶體大小為0.05至5 nm，特別是0.3至2.5)im。
為制備用碳酸鉀充填的纖維質(zhì)懸浮物，使用靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)的混合構(gòu)件，特別是旋轉(zhuǎn)式攪拌件。
該方法優(yōu)選在壓力為0至15 bar,特別是0至6 bar下進(jìn)行。該方法也有利地在pH值為6至10,特別是6.5至9.5下進(jìn)行。這時(shí)反應(yīng)時(shí)間為0.03秒至1分鐘，特別是0.05至10秒。
例如可產(chǎn)生其各立方體的尺寸約為0.05至2 pm的菱形六面體的充填產(chǎn)物顆粒。在某些情況下，產(chǎn)生各長(zhǎng)度約為0.05至2 pm和各直徑約為0.01至0.05 iam的偏三角面體的充填產(chǎn)物顆粒也是有利的。
按本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，用于沉沉所制備的纖維質(zhì)懸浮物的固料濃度約為0.1至60%，優(yōu)選15至35°/0。
按該充填方法的一個(gè)適用的實(shí)施方案，在約-15至12(TC，優(yōu)選約20至90。C溫度下將二氧化碳加入纖維質(zhì)懸浮物中。
6下面借助


本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)。其中
圖1示出了用于介紹按本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備示意圖2示出方法的另一方案。
圖1中示例性地示出了包括一些最重要方法步驟和裝置的設(shè)備。在該設(shè)備中，纖維質(zhì)料p，例如紙漿或脫墨廢紙，與水W—起送入物料溶解器10。該物料溶解器IO可呈常規(guī)結(jié)構(gòu)，如在其底部有物料溶解器篩網(wǎng)11以及在物料溶解器中起轉(zhuǎn)動(dòng)作用并防止物料溶解器篩網(wǎng)11堵塞的轉(zhuǎn)動(dòng)件12。在該實(shí)施例中將所溶解的纖維料送入多個(gè)凈化裝置中，圖中用物料凈化器14和物料分級(jí)器15表示。凈化裝置之后是蝸桿壓濾機(jī)16以再提高纖維質(zhì)懸浮物S的稠度。該蝸桿壓濾機(jī)16的壓濾液18可返回物料溶解器10用于溶解。然后增稠的纖維料19進(jìn)入結(jié)晶器20，該結(jié)晶器借助于導(dǎo)入的二氧化碳?xì)怏w24析出呈細(xì)填料狀的碳酸釣沉淀。二氧化碳?xì)怏w通過二氧化碳料罐21供料，并在熱交換器22中借助冷卻劑或加熱劑23調(diào)至所需溫度。但也可使用另外的調(diào)溫方法,例如當(dāng)需升高溫度時(shí)可直接加入蒸汽。在收集槽26中收集經(jīng)充填的纖維質(zhì)懸浮物，也許還可用稀釋水27稀釋。
然后直接或經(jīng)中間處理如研磨后對(duì)經(jīng)充填的纖維質(zhì)懸浮物S，進(jìn)行分級(jí)處理。為此在這里示例性和有利地使用具有高效水力旋流器13的清潔設(shè)備。它們形成重級(jí)份2和輕級(jí)份1。經(jīng)附著的填料較強(qiáng)充填的纖維的比經(jīng)較弱充填的纖維更重，也更剛性。本發(fā)明實(shí)施的分級(jí)就利用了這種差別，特別是在應(yīng)用沉降或離心力的情況下。因此該重級(jí)份2比輕級(jí)份1含更強(qiáng)的經(jīng)填料充填的纖維。
輕級(jí)份1在此再返回到充填工序，即導(dǎo)入蝸桿壓濾器16中。重級(jí)份2作為纖維質(zhì)懸浮物28例如供紙機(jī)(未示出)用。
圖1所示的用于以填料特別是以碳酸鈣充填的裝置部分僅看作是簡(jiǎn)化的實(shí)例。在許多情況下，也可將漂白工藝整合進(jìn)去。實(shí)施充填的細(xì)節(jié)可參閱開頭提及的文獻(xiàn)。該充填工序宜作為造紙廠中的在線工序運(yùn)行。
如上所述，該充填纖維料的分級(jí)也可用于產(chǎn)生不同的物料品質(zhì)，或在造紙中提供不同的紙品質(zhì)。圖2示出一個(gè)設(shè)備示意圖作為對(duì)該工序的例子，但纖維質(zhì)懸浮物的溶解和凈化不再示出。其可與圖l或可比較的已知裝置部分一致。借助于本發(fā)明的方法，例如可將輕級(jí)份l，即經(jīng)較少充填的纖維與重分30、 31(纖維料或添加劑)。也可(未示出)不同地處理級(jí)份，如研磨。
在該實(shí)施例中，集料部件32形成三層。特別是應(yīng)利用較高強(qiáng)度和/或該
較強(qiáng)充填的纖維的更好滯留時(shí)，輕級(jí)份l宜導(dǎo)入內(nèi)部，重級(jí)份2宜導(dǎo)入外部。
也可借助多個(gè)集料部件構(gòu)成多層。 紙機(jī)的恒定部件在此未示出。
權(quán)利要求
1. 一種用填料特別是用碳酸鈣充填纖維質(zhì)材料懸浮物(S)的方法，其中將液態(tài)或干態(tài)的氫氧化鈣加到纖維質(zhì)材料懸浮物(S)中，并通過化學(xué)反應(yīng)在纖維質(zhì)材料懸浮物中沉淀出填料，其特征在于，將該經(jīng)充填的纖維質(zhì)懸浮物(S’)分級(jí)成至少兩種充填度不同的級(jí)份，并對(duì)這些級(jí)份作不同處理。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過采用離心力來(lái)實(shí)施 分級(jí)。
3. 按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在水力旋流器(13)中實(shí)施 分級(jí)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述水力旋流器(13) 產(chǎn)生至少200倍重力加速度的離心場(chǎng)。
5. 按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，形成至少一種具 有較小充填度的輕級(jí)份(1)和至少一種具有較高充填度的重級(jí)份(2)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，重新充填所述輕級(jí)份(l)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述輕級(jí)份(l)返回到其 曾經(jīng)充填的同 一充填工序中。
8. 按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所述輕級(jí)份(l)在另一 充填工序中充填。
9. 按照權(quán)利要求5至8之一所述的方法，其特征在于，所述輕級(jí)份(l) 和重級(jí)份(2)經(jīng)不同方式研磨。
10. 按照權(quán)利要求5至9之一所述的方法，其特征在于，所述輕級(jí)份(l) 和重級(jí)份(2)用于不同的紙產(chǎn)品或紙板產(chǎn)品。
11. 按照權(quán)利要求5至IO之一所述的方法，其特征在于，所述輕級(jí)份(l) 和重級(jí)份(2)用于紙產(chǎn)品或紙板產(chǎn)品的不同部位。
12. 按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，使用稠度為0.1 至20%,優(yōu)選2至8%的含水纖維質(zhì)材料，特別是含水紙料作為原料。
13. 按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，沉淀的工序溫度 為-15。C至120°C,特別是20°至9(TC。
14. 按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過氣態(tài)二氧化 碳進(jìn)行填料的化學(xué)沉淀。
15. 上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，產(chǎn)生菱形六面體、偏三角 面體和3求形的晶體。
16. 權(quán)利要求15的方法，其特征在于，所述晶體大小為0.05至5 pm，特 另'J是0.3至2.5 nm。
17. 上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在壓力為0至15bar,特 別是0至6 bar下進(jìn)行充填。
18. 上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在pH值為6至10,特別 是6.5至9.5下進(jìn)行充填。
19. 上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在固含量為0.1%至60%， 優(yōu)選15%至35%下進(jìn)行充填。
20. 上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，沉淀的反應(yīng)時(shí)間為0.03秒 至1分鐘，特別是0.05至10秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用填料特別是用碳酸鈣充填纖維質(zhì)材料懸浮物S的方法(充填纖維)。按本發(fā)明，將該經(jīng)充填的纖維質(zhì)懸浮物S’分級(jí)成至少兩種級(jí)份，即輕級(jí)份(1)和重級(jí)份(2)，為此，在有利的實(shí)施方案中采用水力旋流器(13)。該不同的級(jí)份有不同的充填度，即附著在纖維上的沉淀填料量是不同的。一種可能性是較弱充填纖維返回到充填工序，以進(jìn)一步提高該級(jí)份的充填度。
文檔編號(hào)D21H17/00GK101479427SQ200780024408
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者喬基姆·亨斯勒, 克勞斯·多爾 申請(qǐng)人:沃依特專利有限責(zé)任公司