專利名稱：加載纖維懸浮物的方法及實(shí)施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用碳酸鈣加載含纖維素纖維的纖維懸浮物的方法。
當(dāng)纖維懸浮物經(jīng)纖維-加載-工藝處理時會沉淀出碳酸鈣。這工藝如描述在DE10113998A1中。大部分碳酸鈣以菱面體晶體或片狀晶體沉淀。
本發(fā)明的目的在于提供另一種用于制備以碳酸鈣加載的纖維的方法。
本發(fā)明的目的是通過具有下列方法步驟的方法實(shí)現(xiàn)的·將液態(tài)或干燥態(tài)的氫氧化鈣或氧化鈣加到纖維懸浮物中，·將氣態(tài)二氧化碳加到纖維懸浮物中，·通過二氧化碳使碳酸鈣以晶體的球形團(tuán)聚物沉淀出來。
對此將氧化鈣或氫氧化鈣加入已溶解有二氧化碳或仍以氣體存在的二氧化碳的水中，即在二氧化碳-氣氛中，或反過來將這二氧化碳加到氫氧化鈣的懸浮物和/或溶液中。
通過本發(fā)明提供一種形成基于菱面體或立方形晶體的球形積聚體的方法。該晶體的直徑達(dá)5μm。該晶體占有大的體積，因此可以制備具有大體積或低密度的紙，同時紙中含有高含量的碳酸鈣。該碳酸鈣的含量可達(dá)50％。該團(tuán)聚物本身在纖維素纖維內(nèi)部占居許多位置，并分散在纖維素纖維中，這導(dǎo)致該纖維懸浮物的密度下降，并由其產(chǎn)生紙幅。
該纖維-加載-工藝可在造紙廠的材料處理中直接沉淀出填料(碳酸鈣)，該填料在紙纖維上、紙纖維中或紙纖維之間均勻分布和淀積，并在沉淀過程的同時使所處理的纖維經(jīng)受研磨。每噸干紙材料的研磨能量為O.1-300kW/h。
與通常的制備纖維懸浮物的工藝相比，本發(fā)明提供了一種成本低廉的方法，該方法中節(jié)省勻漿機(jī)能量?？纱_保較好的脫水、較好的干燥、較高的填料含量等。該纖維-加載-工藝可用于所有紙類，例如各類復(fù)印紙和印刷紙、各類涂料紙、各類報紙印刷紙、各類香煙紙、各類B&P-紙、口袋牛皮紙和各類濾紙。本友明工藝優(yōu)選在20--60℃下進(jìn)行。
本發(fā)明描述一種制備以纖維加載的碳酸鈣(FLPCC＝Fiber loadedprecipitated calcium carbonate)沉淀的方法，特別適于在造紙中的纖維素制備或纖維素應(yīng)用。該待加載的纖維例如由回收-紙、DIP(＝脫墨紙)、二次纖維、經(jīng)漂白或未經(jīng)漂白的纖維素、各類木質(zhì)素、各種粗紙纖維素、經(jīng)漂白或未經(jīng)漂白的硫酸纖維素、成品廢物、亞麻纖維、棉纖維和/或大麻纖維(主要適用于香煙紙)和/或各類其它可用于造紙機(jī)的紙?jiān)现苽洹?br> 本發(fā)明方法可單獨(dú)應(yīng)用，與成品中是否含有通過在間歇反應(yīng)器中的沉淀過程或通過研磨過程(GCC＝ground calcium carbonate)制備的填料無關(guān)，或在該過程是否應(yīng)用滑石粉、硅、二氧化鈦(TiO2)無關(guān)。
在下面描述的產(chǎn)生球形晶體團(tuán)聚物的FLPCC-過程中，可通過以纖維-加載-工藝制備的填料材料取代在另一類制備方法中所用的填料材料。該用纖維-加載-工藝所制備的填料的應(yīng)用領(lǐng)域可擴(kuò)展到造紙和各類紙的應(yīng)用領(lǐng)域，包括香煙紙、濾紙、口袋牛皮紙、硬紙板和包裝紙，其填料含量為1-60％或具有填料含量1為-60％的白色覆層。
本發(fā)明的使用領(lǐng)域不局限于將這些填料用于造紙工藝中；本發(fā)明還可用于各類造紙工藝中或輔助工藝中，包括纖維素制備。如果在造紙中用纖維-加載-工藝處理纖維懸浮物，則產(chǎn)生全新的產(chǎn)品，與市售的已知產(chǎn)品相比，該全新的產(chǎn)品具有新的和改進(jìn)的特性。下面所述的工藝可直接在造紙廠的材料處理中沉淀出僅在纖維上和纖維中，特別是紙纖維中均勻分布和淀積的填料(碳酸鈣)。
通過在結(jié)晶器中的結(jié)晶過程后和/或研磨過程前和/或研磨過程后和/或給料槽前或送入造紙機(jī)前使用附加的洗滌過程可以不僅洗掉未淀積在纖維上或纖維中的填料，即沉淀的游離態(tài)碳酸鈣。該在內(nèi)部和外部含填料的纖維本身通過該洗滌過程和壓濾液的返回而不丟失填料，以致仍然保持纖維-加載-工藝的有利效果。
通過使用壓濾液返回接受槽或另一進(jìn)料側(cè)的貯槽可調(diào)節(jié)在纖維-加載-設(shè)備的進(jìn)料系統(tǒng)中的恒定氫氧化鈣含量。該氫氧化鈣可直接加到纖維溶解器中。該壓濾液可返回到該材料溶解器中。將未淀積在纖維上或纖維中的氫氧化鈣再送入前面的過程中。
特別是本發(fā)明包括一種將纖維懸浮物送入壓機(jī)裝置以壓出濾液的方法。接著該濾液至少部分返回到溶解纖維懸浮物的裝置中，即送入進(jìn)料側(cè)的貯槽中如接受器中。將該氫氧化鈣至少部分加到用于溶解纖維的裝置中。在整個的材料溶解系統(tǒng)即用于溶解纖維的裝置中，pH-值保持為6-11.5，特別是8.5-10.5。
呈含水狀或干燥態(tài)的氫氧化鈣或氧化鈣以0.01-60％之間的固含量混入含水紙纖維中。對混合過程使用混合設(shè)備，特別是靜態(tài)混合器、接受槽或材料溶解系統(tǒng)。該氫氧化鈣的反應(yīng)性為0.01-10分鐘，優(yōu)選1秒-3分鐘。按所給定的反應(yīng)參數(shù)混入稀釋水。
在一個有利的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種方法，該方法使用混合設(shè)備，特別是靜態(tài)混合器、勻漿器、分散器和/或疏松機(jī)(Fluffer)-FLPCC-反應(yīng)器作為反應(yīng)器，其中纖維含量，特別是紙含量在混合設(shè)備，特別是靜態(tài)混合器中為0.01-15％；在勻漿器中和分散器中為2-40％；特別是在LC-研磨中為2-8％和在HC-研磨中可為20-35％；以及在疏松機(jī)-FLPCC-反應(yīng)器中為15-60％。
在本方法的一個有利實(shí)施方案中，沉淀反應(yīng)的能耗為0.3-8kWh/t，特別是0.5-4kWh/t。
為制備一種加載有碳酸鈣的纖維懸浮物，使用靜態(tài)的和/或動態(tài)的，特別是旋轉(zhuǎn)的混合部件。
這時該反應(yīng)時間為0.01-60秒，特別是0.05-10秒。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)施該所述方法的裝置。在該裝置中該反應(yīng)器是結(jié)晶器、勻漿器(研磨機(jī))、分散器和/或疏松機(jī)-FLPCC-反應(yīng)器。
如果在脫水螺旋式輸送器前設(shè)置一個附加的混合設(shè)備，特別是靜態(tài)混合器是有利的，在該混合器中使纖維懸浮物與氫氧化鈣相混合。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，將在脫水螺旋式輸送器所得的纖維懸浮物的濾液可經(jīng)導(dǎo)管部分返回到接受槽或另一前置設(shè)備中以配制纖維懸浮物，或作為稀釋水在混合設(shè)備后，特別是靜態(tài)混合器后部分加入到勻漿器、分散器和/或疏松機(jī)-FLPCC-反應(yīng)器中。
在結(jié)晶器后設(shè)置附加一個用于凈化纖維懸浮物的洗滌設(shè)備是有利的。
下列以實(shí)施例方式對本發(fā)明作詳細(xì)闡述。
附圖簡介

圖1示出配制纖維懸浮物以用于制備纖維幅面的機(jī)器中的流程圖，圖2示出在纖維材料的纖維內(nèi)部分布的碳酸鈣-晶體的團(tuán)聚物的略圖。
為纖維懸浮物提供一種導(dǎo)管系統(tǒng)1(圖1)，該導(dǎo)管系統(tǒng)中設(shè)置有控制閥2、3。控制閥2位于導(dǎo)管4上，經(jīng)導(dǎo)管4與使導(dǎo)管系統(tǒng)1與混合設(shè)備5，特別是靜態(tài)混合器相連。在混合設(shè)備5中經(jīng)閥門6加入稀釋水。該混合設(shè)備5在纖維懸浮物的流動方向上后置一個用于貯存該纖維懸浮物的貯槽7或容器。該纖維懸浮物從貯槽7經(jīng)泵8送入另一混合設(shè)備9。經(jīng)閥門1O也向混合設(shè)備9加入稀釋水。同樣經(jīng)設(shè)置在導(dǎo)管12上的閥門11控制氫氧化鈣懸浮物的供應(yīng)。
該氫氧化鈣由配制設(shè)備13提供，在該設(shè)備中將固態(tài)氧化鈣或氫氧化鈣加入水中。為此經(jīng)有閥門15的導(dǎo)管14將水送入該配制設(shè)備13中。在配制設(shè)備13中產(chǎn)生的懸浮物經(jīng)泵16送入導(dǎo)管12。
摻有氫氧化鈣的纖維懸浮物從混合設(shè)備9經(jīng)有閥門18的導(dǎo)管17流入脫水螺旋輸送器19，在脫水螺旋輸送器19中該纖維懸浮物經(jīng)脫水，該水作為稀釋水如經(jīng)導(dǎo)管20返回到混合設(shè)備5中。另外或還可將在脫水螺旋輸送器19中產(chǎn)生的水送入纖維懸浮物的貯存容器21中或返回到混合設(shè)備9中。在所有情況下，在置于脫水螺旋輸送器19前的裝置中的pH-值可通過返回含氫氧化鈣的水提高和調(diào)節(jié)。
該纖維懸浮物從脫水螺旋輸送器19經(jīng)管導(dǎo)22送入勻質(zhì)螺旋輸送器23，以勻質(zhì)該纖維懸浮物。在流動方向上該勻質(zhì)螺旋輸送器23經(jīng)導(dǎo)管24后接有容器25(結(jié)晶器)，該容器25經(jīng)設(shè)置有閥門26、27和泵28的用于送入二氧化碳的導(dǎo)管29與二氧化碳-貯槽30相連。二氧化碳從該貯槽30進(jìn)入結(jié)晶器25，以產(chǎn)生所需的氫氧化鈣和二氧化碳的沉淀反應(yīng)，產(chǎn)生作為纖維中填料的碳酸鈣。
配置一個通過由導(dǎo)管29分枝的另一設(shè)置有閥門23的導(dǎo)管31使二氧化碳貯槽30與勻質(zhì)螺旋輸送器23相連。由此也可將二氧化碳導(dǎo)入其中，以在其中至少部分實(shí)施沉淀反應(yīng)。
同樣，該導(dǎo)管29經(jīng)另一閥門33與混合設(shè)備34，特別是靜態(tài)混合器相連。該混合器用于通過一個設(shè)置有閥門35的導(dǎo)管36向從結(jié)晶器25引出的纖維懸浮物中加入另外的二氧化碳。
該纖維懸浮物從混合設(shè)備34流入混合容器37中。在混合設(shè)備34和混合容器37之間設(shè)置有另外用作過濾設(shè)備的貯存容器或機(jī)器38。從貯存容器38將富集有碳酸鈣的濾液返回到貯槽7或返回到另一前置的裝置以用于處理稀釋水或纖維懸浮物。該混合容器37配置有轉(zhuǎn)子39以充分混合纖維懸浮物。該纖維懸浮物從混合設(shè)備34或直接流入造紙機(jī)的給料或經(jīng)另一個機(jī)械進(jìn)行處理，如在勻漿器加料箱中。
也可用導(dǎo)管系統(tǒng)1經(jīng)閥門3和其中設(shè)有該閥門的導(dǎo)管40將還未加有氫氧化鈣或含碳酸鈣的纖維懸浮物送入混合容器37。
此外，還擬定從制備纖維幅面的機(jī)器，特別是造紙機(jī)將例如在造紙機(jī)的濾網(wǎng)區(qū)回收的白水或工藝水或如上述的來自脫水螺旋輸送器19的纖維懸浮物送入容器21中。例如經(jīng)設(shè)置有閥門42的導(dǎo)管41將稀釋水送入容器21中。
混有工藝水的稀釋水經(jīng)導(dǎo)管43、泵44和閥門45從容器21流入結(jié)晶器25中。按圖1所示的結(jié)構(gòu)是用于以填料，特別是以碳酸鈣加載纖維懸浮物的裝置，存在有多種可能性以在不同制備階段影響待制得的纖維懸浮物的組成。
在結(jié)晶過程，特別是在20--60℃下的結(jié)晶過程中，在纖維46、47、48內(nèi)(圖2)，形成碳酸鈣-晶體的球形團(tuán)聚物49，該團(tuán)聚物增大了纖維46、47、48的體積，并導(dǎo)致形成具有大體積的纖維幅面。
標(biāo)號表1 導(dǎo)管系統(tǒng)2 控制閥3 控制閥4 導(dǎo)管5 混合設(shè)備(靜態(tài)混合器)6 閥門7 貯槽8 泵9 混合設(shè)備(靜態(tài)混合器)1O 閥門11 閥門12 導(dǎo)管13 配制設(shè)備14 導(dǎo)管
15 閥門16 泵17 導(dǎo)管18 閥門19 脫水螺旋輸送器20 導(dǎo)管21 貯存容器22 導(dǎo)管23 勻質(zhì)螺旋輸送器24 導(dǎo)管25 容器26 閥門27 閥門28 泵29 導(dǎo)管30 二氧化碳-貯槽31 導(dǎo)管32 閥門33 閥門34 混合設(shè)備(靜態(tài)混合器)35 閥門36 導(dǎo)管37 混合容器38 貯存容器39 轉(zhuǎn)子40 導(dǎo)管41 導(dǎo)管42 閥門43 導(dǎo)管44 泵45 閥門
46 纖維47 纖維48 纖維49 團(tuán)聚物
權(quán)利要求
1.一種用碳酸鈣加載含纖維素纖維的纖維懸浮物的方法，其包括下列方法步驟·將液態(tài)或干燥態(tài)的氫氧化鈣或氧化鈣加到纖維懸浮物中，·將氣態(tài)二氧化碳加到纖維懸浮物中，·通過二氧化碳使碳酸鈣以晶體的球形團(tuán)聚物(49)沉淀出來。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該工藝溫底為20--60℃。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，沉淀出立方形或菱面體形晶體，然后該晶體聚集成球形團(tuán)聚物(49)。
4.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該纖維懸浮物在加載過程中經(jīng)研磨。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于，每噸干紙材料的研磨能量為0.1-300kWh。
6.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該纖維懸浮物在結(jié)晶過程前和/或研磨過程之前和/或研磨過程中和/或研磨過程后進(jìn)行洗滌。
7.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將該纖維懸浮物在引入前以在纖維懸浮物流向送入后置的加料槽中和/或送入用于進(jìn)一步加工該纖維懸浮物的機(jī)器中。
8.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將該纖維懸浮物送入壓出該纖維懸浮物的濾液的壓機(jī)裝置(19，38)中，并將在壓機(jī)裝置中由纖維懸浮物產(chǎn)生的濾液至少部分返回到溶解或稀釋纖維懸浮物的裝置。
9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于，將該濾液返回到進(jìn)料側(cè)的貯存容器，特別是貯槽(7)和/或貯存容器(21)中。
10.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在用于溶解纖維的裝置中的pH-值至少保持在6-11.5，特別是8.5-10.5。
11.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，作為原料使用的含水纖維材料，特別是稠度為0.1-20％，優(yōu)選2-8％的含水紙材料。
12.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將氫氧化鈣混入含水纖維材料，特別是紙纖維中，其中，氫氧化鈣的固含量為干紙物料的0.01-60％。
13.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該氫氧化鈣通過混合設(shè)備(5)，特別是靜態(tài)混合器，或通過貯槽混入。
14.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該氫氧化鈣的反應(yīng)時間為0.01-10分鐘，特別是1秒-3分鐘。
15.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將稀釋水混入纖維懸浮物中，特別是在加入二氧化碳和/或氫氧化鈣或氧化鈣之前、期間或之后混入。
16.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，作為反應(yīng)器使用結(jié)晶器(25)、勻漿器(研磨機(jī))、分散器和/或疏松機(jī)-FLPCC-反應(yīng)器，其中纖維含量，特別是紙含量在混合設(shè)備(5)，特別是靜態(tài)混合器中為0.01-15％；在勻漿器中和分散器中為2-40％；特別是在LC-研磨中為2-8％和在HC-研磨可為20-35％；以及在疏松器-FLPCC-反應(yīng)器中為15-60％。
17.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，沉淀反應(yīng)的能耗使用0.3-8kWh/t，特別是0.5-4kWh/t。
18.上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用靜態(tài)的和/或動態(tài)的，特別是旋轉(zhuǎn)的混合部件。
19.一種實(shí)施權(quán)利要求1-18的方法的裝置，其特征在于，該反應(yīng)器是結(jié)晶器(25)、勻漿器(研磨機(jī))、分散器和/或疏松器-FLPCC-反應(yīng)器。
20.權(quán)利要求19的裝置，其特征在于，在脫水螺旋輸送器(19)前存在一個附加的混合設(shè)備(9)，特別是靜態(tài)混合器，在該靜態(tài)混合器中混合纖維懸浮物和氫氧化鈣。
21.權(quán)利要求20的裝置，其特征在于，在脫水螺旋輸送器(19)中得到的纖維懸浮物的濾液經(jīng)導(dǎo)管(20)返回到貯槽(7)、貯存容器(21)和/或另一前置的用于配制纖維懸浮物的設(shè)備中。
22.權(quán)利要求19-21之一的裝置，其特征在于，在結(jié)晶器(25)之后設(shè)置一附加的用于凈化纖維懸浮物的洗滌設(shè)備(38)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用碳酸鈣加載含纖維素纖維的纖維懸浮物的方法，其包括下列方法步驟將液態(tài)或干燥態(tài)的氫氧化鈣或氧化鈣加到纖維懸浮物中；將氣態(tài)二氧化碳加到纖維懸浮物中；通過二氧化碳使碳酸鈣以晶體的球形團(tuán)聚物(49)沉淀出來。本發(fā)明還涉及一種用于加載含纖維素纖維的纖維懸浮物的裝置。
文檔編號D21C9/00GK1890429SQ200480035799
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者克勞斯·多爾 申請人:沃依特制紙專利有限責(zé)任公司