EP1108813B1 - Verfahren zum Fraktionieren einer Papierfasersuspension - Google Patents
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- EP1108813B1 EP1108813B1 EP00126763A EP00126763A EP1108813B1 EP 1108813 B1 EP1108813 B1 EP 1108813B1 EP 00126763 A EP00126763 A EP 00126763A EP 00126763 A EP00126763 A EP 00126763A EP 1108813 B1 EP1108813 B1 EP 1108813B1
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
- D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
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- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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- D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
- D21D5/02—Straining or screening the pulp
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
- WO 95/00702 A1 describes a method which is used for the Production of tissue paper to produce particularly suitable fibrous material.
- a two-stage separation process proposed with a first fractionation stage in which the fibers according to their Fiber length can be classified.
- the short fiber fraction of this first Fractionation step is then another with the help of centrifugal forces Subjected to fractionation to the length-related fiber weight (coarseness) to significantly reduce.
- This process is used to produce a special for the Tissue production optimized, particularly soft fiber.
- the invention is based on the object of creating a method with which it succeeds in fractionating a fiber so far that certain properties of its Components even better exploited in the subsequent paper production can be.
- the separation into wood-rich and wood-poor should Varieties can be improved.
- Another application is the separation into early wood - and late wood portions of pulp.
- the process enables namely by specified combination of at least two separation steps a particularly effective Separation of pulp, as this one after the other with specially set different Separating effect.
- the long fibers from the short fibers are at least up to the fiber length separation step separated to a certain extent.
- There are known devices for this e.g. Siebfr soatoren.
- Siebfr e.g. Siebfr
- you can such machines tend to have high flow speeds parallel to Screen area are operated.
- slotted screens very fine slits (e.g. 0.1 mm) often a particularly pronounced length fractionation. Because in many cases low-lignin pulp fibers are longer than the wood pulp fibers Long fiber fraction be less lignin than the short fiber fraction. This side effect of Length fractionation is not always desirable.
- a second one Separation step which is designed so that more flexible fibers from the stiffer Fibers are separated, even if they are about the same length or about the same Have fiber length weight.
- the latter is the length of the - stretched - fiber related mass, e.g. in milligrams per meter.
- sieve fractionators can be used, e.g. are equipped with less fine slot openings and relatively high Flow rate can be operated through the slot openings.
- the the predominant separation characteristic of this further separation step is therefore not the length but the flexibility of the fibers.
- Such a fractionation is with one narrow fiber length spectrum - as a result of a previous one Fiber length separation step - particularly effective.
- boundary layer fractionators are also known, in which long and Kurzfasem be separated.
- the method according to the invention is not in the order: first Fiber length fractionation and then separation based on flexibility of the fibers.
- the optimal order depends on the fiber materials, especially theirs Composition, the separators and the requirements for the finished Paper pulp.
- the paper fiber suspension S is one Fiber length separation step 1 supplied, in which the suspension in a with short fibers enriched short fiber fraction A1 and one enriched with long fibers Long fiber fraction R1 is placed.
- both Fractions - both the short fiber fraction A1, and the long fiber fraction R1 - each fed to a further separation step 2 or 3.
- These are more Separation steps 2 and 3 are intended to re-feed the suspension fractionate, in such a way that one fraction with more flexible and one with stiffer fibers.
- the term soft fraction was used for the flexible variety A2, A3 and for the other the term hard fraction R2, R3 selected.
- the pulp fibers obtained by chemical digestion flexible and low in lignin i.e.
- a fiber length separation step 1 and a further separation step 2 with the help of a sieve fractionator only indicated carried out.
- the paper fiber suspension S from a chest 5 over a Pump 6 pumped through the fractionators.
- Fiber length separation step 1 generates a pass which forms the short fiber fraction A1, and an overflow, namely the long fiber fraction R1.
- the short fiber fraction A1 will then subjected to a further separation step 2, whereby the soft fraction A2 as Pass and the hard fraction R2 as an overflow occurs.
- a long fiber material collects in the chest 7, in the chest 8 a fabric with rigid, e.g. lignin-rich short fibers and in the chest 9 a material with flexible, e.g. ligninarmen Short fibers.
- a dashed line 4 indicates a possibility that Soft fraction A2, in which the flexible long fibers of the second separation step 2 be enriched with the soft fraction A3 from the third separation step 3 into one summarize common variety in the chest 10. This then contains one flexible fiber with a wide range of lengths, e.g. with mostly chemical disrupted pulp.
- Fig. 4 is a schematic representation of the enrichment of late wood pulp fibers taking advantage of their lower flexibility. You can clearly see that through the first carried out fiber length separation step 1, a small increase in the late wood content 11th is achieved in the hard fraction R1. When fractionating again in another Separation step 2 can significantly improve the result.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Üblicherweise wird ein Verfahren der genannten Art benutzt, um mindestens eine
Langfaserfraktion und mindestens eine Kurzfaserfraktion zu bilden, indem eine
Aufkonzentration von Langfasern einerseits und eine Aufkonzentration von Kurzfasern
andererseits erfolgt. Auf diese Weise können Stoffsorten gebildet werden, die speziellen
Anforderungen besser genügen als das Ausgangsgemisch. Es kann auch eine getrennte
Bearbeitung der Fraktionen Ziel dieses Verfahrens sein. In vielen Fällen ist diese
Aufteilung auch ausreichend, um die Eigenschaften der verwendeten Rohstoffe zu
verbessern.
In der WO 95/00702 A1 wird ein Verfahren beschrieben, das dazu dient, einen für die
Erzeugung von Tissue-Papier besonders geeigneten Faserstoff herzustellen. Um eine
hohe Weichheit der Papierfasern zu erzielen, wird ein zweistufiges Trennverfahren
vorgeschlagen mit einer ersten Fraktionierstufe, in der die Fasern entsprechend ihrer
Faserlänge klassifiziert werden. Die Kurzfaserfraktion dieses ersten
Fraktionierschrittes wird dann mit Hilfe von Zentrifugalkräften einer weiteren
Fraktionierung unterzogen, um das längenbezogene Fasergewicht (coarseness)
signifikant zu reduzieren. Dieses Verfahren dient zur Herstellung eines spezielle für die
Tissue-Erzeugung optimierten, besonders weichen Faserstoffes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es
gelingt, einen Faserstoff so weit zu fraktionieren, dass bestimmte Eigenschaften seiner
Bestandteile bei der sich anschließenden Papiererzeugung noch besser ausgenutzt
werden können. Insbesondere soll die Trennung in holzstoffreichere und holzstoffärmere
Sorten verbessert werden können. Eine andere Anwendung ist die Trennung in Frühholz -
und Spätholz-Anteile von Zellstoffen.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale
gelöst.
Bei den Herstellungsverfahren von Papierfasern unterscheidet man bekanntlich
zwischen dem chemischen Aufschluss, der Zellstofffasern liefert, die weitestgehend von
Lignin befreit (ligninarm) sind, und dem mechanischen Aufschluss, mit dessen Hilfe
man den sogenannten Holzstoff erhält, das sind Fasern mit signifikantem Ligninanteil
(ligninreich). Der mechanische Aufschluss kann auch unter erhöhter Temperatur
(TMP) durchgeführt und eventuell mit Chemikalien unterstützt werden (CTMP).
Papierfaser-Rohstoffe bestehen oft aus einer Mischung solcher unterschiedlich
aufgeschlossenen Ausgangsstoffe. Dann handelt es sich also um Gemische aus Fasern,
welche sich nicht nur bezüglich ihrer geometrischen Form, z.B. Länge und Dicke,
unterscheiden, sondern auch bezüglich Flexibilität, Fibrillierungsgrad,
Oberflächenbeschaffenheit usw. Das trifft bei aus Altpapier hergestellten Rohstoffen zu,
aber auch bei nativem Zellstoff.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, durch Kombination von
Fraktionierschritten, die unterschiedliche Wirkung haben, die Auswahl bestimmter
Eigenschaften weiter zu verfeinern. Das Verfahren ermöglicht nämlich durch die
angegebene Kombination von mindestens zwei Trennschritten eine besonders wirksame
Faserstoff-Trennung, da diese nacheinander mit speziell eingestellter unterschiedlicher
Trennwirkung ausgeführt werden. Bei dem beispielsweise zuerst ausgeführten
Faserlängen-Trennschritt werden die Langfasern von den Kurzfasem zumindest bis zu
einem gewissen Grad getrennt. Hierzu gibt es bekannte Vorrichtungen, wie z.B.
Siebfraktionatoren. Um die Trennung in Kurz- und Langfasern zu begünstigen, können
solche Maschinen mit tendenziell hoher Strömungsgeschwindigkeit parallel zur
Siebfläche betrieben werden. Bei Schlitzsieben bringen sehr feine Schlitze (z.B. 0,1
mm) oft eine besonders ausgeprägte Längenfraktionierung. Da in vielen Fällen die
ligninarmen Zellstofffasern länger sind als die Holzstofffasern, kann die
Langfaserfraktion ligninärmer sein als die Kurzfaserfraktion. Dieser Nebeneffekt der
Längenfraktionierung ist nicht immer erwünscht.
Mit Vorteil führt man wenigstens eine der so gewonnenen Fraktionen einem zweiten
Trennschritt zu, welcher so ausgelegt ist, dass flexiblere Fasern von den steiferen
Fasern getrennt werden, auch wenn sie etwa die gleiche Faserlänge oder etwa das gleiche
Faserlängengewicht haben. Der letztgenannte Wert ist die auf die Länge der -
ausgestreckten - Faser bezogene Masse, z.B. in Milligramm pro Meter. Zur
Fraktionierung nach Flexibilität können Siebfraktionatoren eingesetzt werden, die z.B.
mit weniger feinen Schlitzöffnungen ausgerüstet sind und mit relativ hoher
Strömungsgeschwindigkeit durch die Schlitzöffnungen hindurch betrieben werden. Das
vorherrschende Trenncharakteristikum dieses weiteren Trennschrittes ist also nicht
die Länge, sondern die Flexibilität der Fasern. Eine solche Fraktionierung ist bei einem
engen Faserlängenspektrum - als Folge eines vorangegangenen
Faserlängentrennschrittes - besonders effektiv durchführbar.
Mit den erwähnten Siebfraktionatoren sind in den meisten Fällen die Trennschritte
vorteilhaft und zweckmäßig durchführbar. Es sind aber auch andere
geeigneteTrennvorrichtungen bekannt.
Es sind auch sogenannte Grenzschicht-Fraktionatoren bekannt, in denen Lang- und
Kurzfasem getrennt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht an die Reihenfolge: zuerst
Faserlängenfraktionierung und dann Trennung nach Flexibilität der Fasern gebunden.
Die optimale Reihenfolge hängt von den Faserstoffen, insbesondere ihrer
Zusammensetzung, von den Trennapparaten und von den Anforderungen an den fertigen
Papierfaserstoff ab.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei
zeigen:
- Fig. 1
- ein Schema, welches das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich darstellt;
- Fig. 2
- ein vereinfachtes Anlagenschema;
- Fig. 3
- ein weiteres vereinfachtes Anlagenschema;
- Fig. 4
- Diagramm zur zweistufigen Fraktionierung;
- Fig. 5
- ein Diagramm zur Fahrweise eines Fraktionators.
Bei Durchführung des Verfahrens wird gemäß Fig. 1 die Papierfasersuspension S einem
Faserlängen-Trennschritt 1 zugeführt, in dem die Suspension in eine mit Kurzfasem
angereicherte Kurzfaserfraktion A1 und eine mit Langfasern angereicherte
Langfaserfraktion R1 aufgetellt wird. Bei dem hier dargestellten Beispiel werden beide
Fraktionen - also sowohl die Kurzfaserfraktion A1, als auch die Langfaserfraktion R1-jeweils
einem weiteren Trennschritt 2 bzw. 3 zugeleitet. Dabei sind diese weiteren
Trennschritte 2 und 3 dazu bestimmt, die zugeführte Suspension erneut zu
fraktionieren, und zwar in der Weise, dass eine Fraktion mit flexibleren und eine mit
steiferen Fasern entsteht. Hier wurde für die flexible Sorte der Begriff Weichfraktion
A2, A3 und für die andere der Begriff Hartfraktion R2, R3 gewählt. Wie bereits
ausgeführt wurde, sind die durch chemischen Aufschluss gewonnenen Zellstofffasern
flexibel und ligninarm (d.h. sie enthalten nur sehr geringe Reste von aus dem Holz
stammenden Lignin) und die mechanisch erzeugten Holzstofffasern steif und ligninreich.
Unterschiedliche Flexibilität kann auch durch die Eigenschaften von Frühholz- und
Spätholz-Zellstoff bedingt sein. Welche Trennverfahren für die einzelnen Trennschritte
gewählt werden, ist in diesem allgemeinen Schema offen gelassen.
In der in Fig. 2 gezeigten Anlage wird ein Faserlängen-Trennschritt 1 sowie ein
weiterer Trennschritt 2 mit Hilfe von jeweils einem nur angedeuteten Siebfraktionator
durchgeführt. Dazu wird die Papierfasersuspension S aus einer Bütte 5 über eine
Pumpe 6 durch die Fraktionatoren hindurchgepumpt. Zunächst wird im
Faserlängen-Trennschritt 1 ein Durchlauf erzeugt, der die Kurzfaserfraktion A1 bildet,
sowie ein Überlauf, nämlich die Langfaserfraktion R1. Die Kurzfaserfraktion A1 wird
dann einem weiteren Trennschritt 2 unterzogen, wodurch die Weichfraktion A2 als
Durchlauf und die Hartfraktion R2 als Überlauf anfällt. Als Ergebnis dieses Verfahrens
sammelt sich in der Bütte 7 ein Langfaserstoff, in der Bütte 8 ein Stoff mit starren, z.B.
ligninreichen Kurzfasern und in der Bütte 9 ein Stoff mit flexiblen, z.B. ligninarmen
Kurzfasern an.
Die Fig. 3 zeigt eine Anlage mit einem Faserlängen-Trennschritt 1 (Siebfraktionator),
einem zweiten Trennschritt 2 (Siebfraktionator) für die Kurzfaserfraktion A1 sowie
einen dritten Trennschritt 3 (Siebfraktionator) für die Langfaserfraktion A2. Mit
dieser Verfahrensvariante werden also sowohl die Kurzfasern als auch die Langfasern
mit Nasssieben entsprechend ihrer Flexibilität fraktioniert und in den Bütten 7 bis 10
gesammelt. Somit kann die Charakteristik der weiteren Trennschritte spezifisch auf
Kurzfasern und Langfasern abgestimmt werden. Diese Kombination ist besonders
effektiv. Mit der gestrichelten Linie 4 ist eine Möglichkeit angedeutet, die
Weichfraktion A2, in der also die flexiblen Langfasern des zweiten Trennschritts 2
angereichert werden, mit der Weichfraktion A3 aus dem dritten Trennschritt 3 zu einer
gemeinsamen Sorte in der Bütte 10 zusammenzufassen. Diese enthält dann einen
flexiblen Faserstoff mit einem breiten Längenspektrum, z.B. mit überwiegend chemisch
aufgeschlossenem Zellstoff.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Anreicherung von Spätholz-Zellstofffasem
unter Nutzung ihrer geringeren Flexiblität. Man erkennt deutlich, dass durch den zuerst
durchgeführten Faserlängentrennschritt 1 ein geringer Anstieg des Spätholzanteils 11
in der Hartfraktion R1 erzielt wird. Bei erneuter Fraktionierung in einem weiteren
Trennschritt 2 lässt sich das Ergebnis signifikant verbessern.
Die Fig. 5 erläutert am Beispiel eines Siebfraktionators die Möglichkeit zur Festlegung
der für das Verfahren wichtigen Trenncharakteristik. Aufgetragen ist der Holzstoffanteil
16 der Fraktionen über dem Überlaufanteil 17, der bei Betrieb des Fraktionators
eingestellt wird. Wie solche Einstellungen vorgenommen werden, ist dem Fachmann
bekannt
Am rechten Rand des Diagramms ist ein Siebsymbol dargestellt mit dem Zulauf in Form
der Papierfasersuspension S, die aufgeteilt wird in die Durchlauffraktion D und die
Überlauffraktion U. Zur leichteren Erkennung der Zusammenhänge sind Hinweislinien
zu den Kurven 12, 13, 14 und 15 eingezeichnet. Das Diagramm verdeutlicht qualitativ,
wie ein solcher Siebfraktionator bei einem angenommenen Arbeitspunkt 18 den
Holzstoffanteil in den gebildeten Fraktionen verschiebt und wie man durch die
eingestellten Parameter Einfluss nehmen kann auf diese Verschiebung. Dabei ist ohne
weiteres hinzunehmen, dass bei dem hier untersuchten Faser-Rohstoff der erste
Trennschritt sogar noch eine Anreicherung von steifen Fasern im Durchlauf brachte.
Das hängt damit zusammen, dass die steifen Fasern bei vielen Rohstoffen im Durchscnitt
auch die kürzeren sind. Das ist nur ein Beispiel zur Auslegung eines auf Unterschiede in
der Faserflexibilität gerichteten Fraktionierschrittes. Andere Möglichkeiten liegen in
der Gestaltung der Fraktionieröffnungen von Nasssieben.
Claims (8)
- Verfahren zum Fraktionieren einer Papierfasersuspension (S), bei dem diese mindestens einem Faserlängen-Trennschritt (1) unterzogen wird, welcher mindestens eine mit Kurzfasem angereicherte Kurzfaserfraktion (A1)und mindestens eine mit Langfasern angereicherte Langfaserfraktion (R1) erzeugt, wobei der Faserlängen-Trennschritt (1) mit mindestens einem weiteren Trennschritt (2, 3) kombiniert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Trennschritt (2, 3) als Nasssiebung durchgeführt wird, durch den eine mit flexiblen Fasern angereicherte Weichfraktion (A2, A3) und eine mit steifen Fasern angereicherte Hartfraktion (R2, R3) gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Faserlängen-Trennschritt (1) zuerst durchgeführt wird und dass dessen Kurzfaserfraktion (A1) in einen weiteren Trennschritt (2) gelangt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Faserlängen-Trennschritt (1) zuerst durchgeführt wird und dass dessen Langfaserfraktion (A2) in einen weiteren Trennschritt (3) gelangt. - Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass auch der Faserlängen-Trennschritt (1) als Nasssiebung durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten Nasssiebung eingestellte Siebdurchtrittsgeschwindigkeit geringer ist als die in der zweiten Nasssiebung. - Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Nasssiebung mit einem Schlitzsieb durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Nasssiebung ein Schlitzsieb mit geringerer Schlitzweite als in der zweiten Nasssiebung verwendet wird. - Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzweite in der ersten Nasssiebung 0,1 - 0,2 mm und die in der zweiten Nasssiebung 0,3 - 0,6 mm beträgt.
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