專利名稱：磨碎水懸浮紙纖維或紙漿纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的方法。
長期以來已知紙漿纖維必須磨碎，使以后用它們制造的紙有期望的性質(zhì)，尤其強(qiáng)度、尺寸和表面。這些最經(jīng)常使用的碾磨方法利用那些設(shè)有稱為刀片的碾磨條的碾磨面。相應(yīng)的機(jī)器通常稱為刀式精漿機(jī)。在特殊情況下還使用一些碾磨方法，其中至少一個(gè)碾磨面沒有刀片，所以磨碎功(Mahlarbeit)通過摩擦力或剪切力傳遞。
上述磨碎方法的效果可以通過改變碾磨參數(shù)在一個(gè)寬大的范圍內(nèi)控制，其中除了磨碎程度外尤其在是否期望強(qiáng)烈切割或強(qiáng)烈纖化地碾磨方面也是不同的。若紙漿纖維通過這些已知的碾磨方法加工，則隨著磨碎程度的增加，其脫水阻力也增大。一個(gè)關(guān)于脫水阻力的常用度量是按肖伯爾-瑞格勒法(Schopper-Riegler)測定的磨碎度(簡稱SR磨碎度)。
磨碎度增大在形成紙片時(shí)對造紙機(jī)有不利的影響，但卻被容忍，因?yàn)橐烟峒暗募垵{質(zhì)量特征對于其可用性起著突出的作用。在許多情況下將碾磨參數(shù)選擇為，使為了達(dá)到要求的纖維質(zhì)量所出現(xiàn)的磨碎度升高盡可能少。但是這種影響的可行性非常有限。此外可能不利于碾磨的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性。
DE 894499公開了一種碾磨設(shè)備，它有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的碾磨缸，多個(gè)碾磨輥壓在其內(nèi)壁上，以便碾磨纖維材料。碾磨輥設(shè)有特殊的周向槽，使之能達(dá)到期望的某種碾磨作用。但這種碾磨設(shè)備沒有針對連續(xù)的運(yùn)行方式來設(shè)計(jì)。
因此本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種連續(xù)工作的方法，采用這種方法可以將紙漿纖維或紙纖維碾磨為使得能提高用它們制成的紙的強(qiáng)度值。在這種情況下出現(xiàn)的脫水阻力的增加應(yīng)至少小于已知的碾磨方法。此外，為實(shí)施該方法所需要的設(shè)備應(yīng)適合于在紙張生產(chǎn)時(shí)的工業(yè)規(guī)模中使用。
此目的通過在權(quán)利要求1中所述的特征達(dá)到。
大多數(shù)已知的碾磨筒不適用于此目的，因?yàn)樗鼈兊淖饔没谄扑榇执蟮臇|西。例如US 2719463介紹了一種碾磨缸，盡管它據(jù)說可在造紙工業(yè)中使用，但它用于加工在此過程中同時(shí)形成的較粗大的廢棄料。這種設(shè)備的目的是粉碎干擾性材料以及應(yīng)能不改變包含在廢棄料內(nèi)的纖維。
按照本發(fā)明的新型碾磨方法的工作方式可優(yōu)化纖維特性，并由此進(jìn)一步發(fā)展期望的強(qiáng)度，與此同時(shí)不會(huì)如在一般的方法中那樣增加磨碎度。
用長纖維紙漿進(jìn)行的比較試驗(yàn)已證明，為了達(dá)到8km的撕裂長度，在一臺(tái)刀式磨漿機(jī)上需形成45°SR磨碎度，而采用此新方法僅為18°SR磨碎度。所需要的單位磨碎功減少達(dá)50％。
可以認(rèn)為，通過此新的碾磨方法改變了纖維壁的結(jié)構(gòu)和纖維的表面，使它們具有更好的柔性和結(jié)合力，由此必定不會(huì)有纖絲從纖維的外表面松脫。紙屑亦即纖維斷屑也產(chǎn)生得很少。
當(dāng)本發(fā)明的方法應(yīng)用于磨碎可回收利用的紙纖維時(shí)，則所列舉的第一和第二項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)可以起特別重要的作用。由于可回收利用的紙纖維已經(jīng)經(jīng)過至少一次甚至往往多次碾磨過程，所以樂意避免任何進(jìn)一步的粉碎。
下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。附圖中

圖1表示借助一個(gè)碾磨缸實(shí)施按本發(fā)明的方法的例子；圖2表示圖1所示一個(gè)碾磨輥的詳情；圖3表示適用于實(shí)施本發(fā)明方法的一臺(tái)碾磨設(shè)備的側(cè)視圖，其中，碾磨輥已被取走；圖4表示用于軸向輸送纖維料的一內(nèi)裝件；圖5表示具有不同的流動(dòng)導(dǎo)引的另一種實(shí)施方式；圖6表示圖5中所示一碾磨輥的詳情；圖7表示帶有較短的碾磨輥的另一種實(shí)施方式；圖8表示一種錐形碾磨筒的實(shí)施形式。
圖1表示的碾磨設(shè)備有一個(gè)臥式碾磨缸1，多個(gè)沿周向均勻排列的碾磨輥2處于該碾磨缸內(nèi)。在此圖內(nèi)僅畫有五個(gè)碾磨輥2。它們的總數(shù)應(yīng)當(dāng)是8。在各碾磨輥上分別設(shè)有較大數(shù)量的碾磨條3，人們也可以將它們稱為刀片。碾磨條3和碾磨缸1接觸物料的表面可以用在這種應(yīng)用中通常的材料(例如淬火的鑄造鉻鋼)或用多孔材料，例如燒結(jié)的鉻鋼制成。在實(shí)施此方法時(shí)，在各碾磨輥2與碾磨缸1之間，更確切地說在所述碾磨缸1的內(nèi)壁與碾磨條3距離最靠近的地點(diǎn)或部位分別形成一個(gè)碾磨區(qū)。為了產(chǎn)生必要的碾磨力，碾磨輥2沿徑向壓靠在碾磨缸1的內(nèi)壁上。對此作為范例畫了一個(gè)彈簧6。當(dāng)然也可以采用其他產(chǎn)生壓力的系統(tǒng)，例如氣動(dòng)或液壓缸。碾磨輥2可旋轉(zhuǎn)地通過在空間固定的旋轉(zhuǎn)軸支承。該旋轉(zhuǎn)軸可以例如借助兩個(gè)沿軸向伸入碾磨缸內(nèi)的支柱7固定。碾磨缸1被一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥4驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。但也有其他的驅(qū)動(dòng)可能性。碾磨輥2不需要自己的驅(qū)動(dòng)裝置，因?yàn)樗鼈冊谀肽ジ?的內(nèi)壁上被置于旋轉(zhuǎn)之中。這意味著顯著簡化了碾磨設(shè)備。
水懸浮紙纖維借助一根或多根管道9送到內(nèi)壁附近。圖1中示意地在一個(gè)位置畫了一根這種管道9，在此位置為了能看得更加清楚沒有表示碾磨輥。水懸浮紙纖維由于碾磨缸1旋轉(zhuǎn)作為纖維料層8鋪設(shè)在其內(nèi)壁上。因?yàn)楣艿?和支柱7均空間固定地設(shè)置，所以能易于實(shí)現(xiàn)管道9在中心從支柱7出發(fā)供應(yīng)懸浮液S。從管道9輸出的纖維料懸浮液S沿周向加速以及分布在碾磨缸1的內(nèi)壁上。然后它進(jìn)入在設(shè)有碾磨條3的碾磨輥2與碾磨缸1的內(nèi)壁之間構(gòu)成的碾磨區(qū)。通常應(yīng)力求使纖維料懸浮液多次流過碾磨區(qū)。由于在碾磨缸1內(nèi)部的離心力，所以達(dá)到纖維料層8有比較均勻的厚度。如圖2所示，磨出的纖維料懸浮液S′可以通過在碾磨缸1圓周上的出口10排出。在這里，纖維料懸浮液S′通過一密封件11導(dǎo)入一個(gè)位置固定的環(huán)形通道12內(nèi)。密封件11或環(huán)形通道12可以設(shè)計(jì)為，使得與環(huán)形通道12的連接只存在于圓周的一個(gè)有限的部分內(nèi)。為了保證在碾磨缸1內(nèi)纖維料層8有規(guī)定的厚度，可以在環(huán)形通道12內(nèi)建立一個(gè)背壓。在碾磨缸1的上部作為范例在圖1中畫了一根橫梁14，在該橫梁14上安置了一些導(dǎo)向葉片15。這些導(dǎo)向葉片浸插入纖維料層8內(nèi)以及導(dǎo)致規(guī)定的軸向輸送。后面還要詳細(xì)說明此軸向輸送。
在一般的情況下各碾磨條3均與軸線平行地布置。但它們也可以與碾磨輥2的中心線成一個(gè)銳角α相交，以便由此例如有利于纖維料懸浮液的軸向輸送。這兩種可能性示意地表示在圖2中示出的一單根碾磨輥2上。
圖3在側(cè)視圖中表示一種適用于實(shí)施此方法的碾磨設(shè)備。它由一個(gè)水平放置的碾磨缸1組成。在圖中還可以看到幾個(gè)支架5。碾磨輥則沒有示出。為了實(shí)現(xiàn)盡可能均勻的材料輸送，纖維材料沿軸向從碾磨缸1的一個(gè)端側(cè)13向?qū)?cè)流動(dòng)。通過管道9的供給在這里畫在圖3的右邊，以及在左邊表示了通過環(huán)形通道12的排出。一個(gè)或多個(gè)空間位置固定的帶有導(dǎo)向葉片15的橫梁14處于碾磨缸1內(nèi)壁的附近。如圖4所示，導(dǎo)向葉片15相對于周向16斜置，從而導(dǎo)致纖維料懸浮液S有一軸向偏移17。也可以使用一個(gè)或多個(gè)刮梁14′，它們將纖維料層8從碾磨缸1的內(nèi)壁刮起，弄松散和通過安置在相對側(cè)的導(dǎo)向葉片軸向移動(dòng)。
圖5所示的碾磨設(shè)備也有一個(gè)臥式碾磨缸1，多個(gè)沿圓周均勻布置的碾磨輥2′處于該碾磨缸1內(nèi)。在此圖中可以看到總共十個(gè)碾磨輥2′中的三個(gè)，它們的長度比碾磨缸1軸向長度的二分之一略小(見圖7)。用于驅(qū)動(dòng)碾磨缸1的裝置和用于產(chǎn)生碾磨力的裝置與已在圖1中說明的類似或相同。碾磨輥2′繞空間位置固定的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。這些旋轉(zhuǎn)軸可以例如懸臂地支承在一支架5內(nèi)，該支架5則固定在一個(gè)沿軸向穿過碾磨缸延伸的軛架19上。
如已結(jié)合圖1說明的那樣，水懸浮紙纖維供入碾磨設(shè)備內(nèi)后，在那里分布并被處理。為了產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)均勻的懸浮液流，有利的是在碾磨缸1的一個(gè)或優(yōu)選地在兩個(gè)端面23內(nèi)安置溢流孔20。這些溢流孔20可以沿圓周均勻地分布。如一個(gè)堤壩那樣，它們離碾磨缸1內(nèi)壁的徑向距離基本上確定了借助它能構(gòu)成液體層8的高度。如圖6所示，磨碎的纖維料懸浮液S′可以通過密封件21排入一固定的環(huán)形通道22內(nèi)。密封件21可以設(shè)計(jì)為，使得與環(huán)形通道22的連接只存在于圓周的一個(gè)有限的部分內(nèi)，例如直接在管道9出口位置前。為了降低這種比較大的密封件21的價(jià)格，當(dāng)然也可以由一根在這里沒有表示的隨同旋轉(zhuǎn)的管道將已碾磨碎的纖維材料導(dǎo)引到一個(gè)較易密封的地方。
在一般的情況下，各碾磨條3與碾磨筒軸線平行地排列。但是也可以使它們相對于碾磨輥2′的中心線成一個(gè)銳角α，以便由此例如有利于纖維料懸浮液的軸向輸送。這兩種可能性示意地表示在圖6中示出的一單根碾磨輥2′上。
圖7為圖5所示碾磨設(shè)備的側(cè)視圖。它由一個(gè)水平放置的碾磨缸1組成。由該圖可以看出，分別在一個(gè)支架5內(nèi)懸臂地支承兩個(gè)碾磨輥2′。由此可實(shí)現(xiàn)一種簡單的只有少量會(huì)對懸浮液流造成干擾的零件的結(jié)構(gòu)。此外，碾磨輥2′的軸向尺寸可以保持得較短，這有助于纖維均勻地碾磨。纖維料懸浮液S的添加在這里通過兩個(gè)沿軸向隔開距離的管道9進(jìn)行。
與迄今公開的不同，在碾磨筒內(nèi)的軸向輸送按一些特殊的實(shí)施形式還可以改善，即，采用如圖8中示意表示的圓錐形碾磨筒18。它的內(nèi)壁相對于軸向有一個(gè)傾斜角β，該傾斜角β優(yōu)選地小于5°。因此，由于在旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力，形成一個(gè)可以相應(yīng)地利用的軸向分力。采取這些措施，在有些情況下可以取消固定的輸送裝置，如圖1、圖3或圖4中所示的橫梁14或刮梁14′。
權(quán)利要求
1.一種磨碎水懸浮紙纖維或紙漿纖維的方法，其中，所述水懸浮紙纖維通過至少一個(gè)碾磨區(qū)流動(dòng)，該碾磨區(qū)處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)碾磨筒的內(nèi)壁與至少一個(gè)安裝在該碾磨筒上的碾磨輥(2、2’)之間，其中，所述碾磨輥(2、2’)與碾磨筒彼此相壓，并且將機(jī)械的磨碎功傳給纖維，以改變由其制成的紙的強(qiáng)度，其特征為在所述旋轉(zhuǎn)碾磨筒的內(nèi)壁上由所述水懸浮紙纖維構(gòu)成一個(gè)纖維料層(8)，該纖維料層(8)通過旋轉(zhuǎn)鋪設(shè)在所述內(nèi)壁上，以及，將含有水懸浮紙纖維的一持續(xù)液流供入所述纖維料層(8)中和重新從該纖維料層中排出。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為所述碾磨輥(2、2’)上配設(shè)有板條(3)，它們的軸向延伸方向與碾磨輥(2、2’)軸向的夾角(α)在0與45°之間。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征為采用一種碾磨筒，它的內(nèi)壁沒有嚙合在碾磨輥(2、2’)碾磨條(3)之間的碾磨條。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征為沿碾磨筒周向看，在碾磨筒內(nèi)壁與碾磨輥(2、2’)之間的相對速度在所述碾磨區(qū)中兩個(gè)碾磨輥(2、2’)最靠近的地點(diǎn)調(diào)整為最多是碾磨筒(1)內(nèi)壁圓周速度的10％。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其特征為所述碾磨輥(2、2’)與碾磨筒以一個(gè)這樣的力彼此相壓，即，使得在碾磨區(qū)內(nèi)產(chǎn)生在5與30N/mm之間優(yōu)選地至少為15N/mm的線性力。
6.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為所述碾磨筒以一個(gè)在內(nèi)壁上為20-40m/s，優(yōu)選地約30m/s的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
7.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為所述碾磨筒的中心線相對于水平線調(diào)整為有一個(gè)0-5°的角度。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征為所述碾磨筒水平地設(shè)置。
9.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為所述紙纖維在纖維料層(8)內(nèi)連續(xù)地從碾磨筒的一端沿軸向流動(dòng)到另一端。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征為在纖維料懸浮液(S)內(nèi)的水懸浮紙纖維通過至少一根在碾磨筒內(nèi)部一個(gè)端側(cè)(13)處匯入的管道(9)供給、然后被碾磨并在這之后通過至少一個(gè)在碾磨筒另一個(gè)端側(cè)處的出口(10)重新排出。
11.按照權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征為所述要碾磨的紙纖維懸浮液(S)在至少兩個(gè)處于碾磨筒內(nèi)的、沿軸向隔開距離的地點(diǎn)被供給所述液體層(8)。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征為所述供給通過其出口在液體層(8)附近的管道(9)進(jìn)行。
13.按照權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征為所述供給地點(diǎn)沿所述碾磨筒的軸向尺寸均勻分布。
14.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為所述經(jīng)碾磨的紙纖維懸浮液(S’)通過一個(gè)或多個(gè)處于碾磨筒的端面(23)上的溢流孔(20)從所述碾磨筒中導(dǎo)出。
15.按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征為所述溢流孔(20)確定了所述液體層(8)的厚度。
16.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為在所述碾磨區(qū)內(nèi)的平均稠度調(diào)整為2％至6％。
17.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為采用一碾磨缸(1)作為所述碾磨筒。
18.按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征為所述纖維料層(8)的軸向輸送通過至少一個(gè)在所述碾磨缸(1)內(nèi)部沿碾磨缸(1)長度延伸的輸送裝置進(jìn)行。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征為采用一個(gè)空間固定安裝的帶有浸入所述纖維料層(8)內(nèi)的導(dǎo)向葉片(15)的橫梁(14)作為所述輸送裝置。
20.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征為采用一個(gè)空間固定安裝的帶有浸入纖維料層(8)內(nèi)的導(dǎo)向葉片(15)的刮梁(14’)作為所述輸送裝置。
21.按照權(quán)利要求1至16之一所述的方法，其特征為所述碾磨筒內(nèi)壁設(shè)計(jì)為圓錐形。
22.按照權(quán)利要求21所述的方法，其特征為所述錐形碾磨筒(18)有一傾斜角(β)在1°至5°之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磨碎水懸浮紙纖維或紙漿纖維的方法。按本發(fā)明在一個(gè)旋轉(zhuǎn)碾磨筒例如碾磨缸(1)的內(nèi)壁與至少一個(gè)具有位置固定的旋轉(zhuǎn)軸并隨同旋轉(zhuǎn)的碾磨輥(2、2’)之間構(gòu)成一個(gè)碾磨區(qū)。由于碾磨缸(1)旋轉(zhuǎn)在其內(nèi)壁上形成一個(gè)液體層(8)并進(jìn)入彼此相壓的碾磨輥(2、2’)與碾磨缸(1)之間。含有水懸浮紙纖維或紙漿纖維的一持續(xù)液流供入此液體層(8)內(nèi)和重新從該液體層中排出。按一些特殊的實(shí)施形式，沿碾磨筒全長的軸向輸送受到一些位置固定的輸送裝置的支持，例如受到帶有導(dǎo)向葉片(15)的橫梁(14)支持。
文檔編號(hào)D21B1/00GK1823195SQ200480020024
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月18日
發(fā)明者邁克爾·克拉默, 克勞斯·多利, 沃爾克·奈格爾, 保羅－威廉·塞普克, 赫曼·克萊恩施尼特格, 格哈特·高斯, 赫伯特·霍利克 申請人:沃依特制紙專利有限責(zé)任公司