專利名稱：生產(chǎn)用于制備薄紙幅或衛(wèi)生用薄紙幅的纖維材料懸浮液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)用于制備薄紙幅或衛(wèi)生用薄紙幅的纖維材料懸浮液的方法。本發(fā)明還涉及由按該方法制備的纖維材料懸浮液所生產(chǎn)的薄紙產(chǎn)品。
制備薄紙需要大的水量，這是由送入相關(guān)造紙機(jī)或造薄紙機(jī)的纖維材料懸浮液有特別低的稠度或物質(zhì)密度所決定的。此外，需制造8-40g/m2的小面重的薄紙，這取決于各成品如纖維素棉(8-30g/m2)、衛(wèi)生用薄紙(14-25g/m2)、衛(wèi)生紙(8-30g/m2)、餐巾紙(20-30g/m2)和手巾紙(20-40g/m2)而定。
此外，這種產(chǎn)品具有小的研磨度，這對確保要制備的紙幅的適宜的脫水和干燥是需要的。但眾所周知該研磨僅主要有助于成品的機(jī)械特性。因此小的研磨度常與機(jī)械特性的要求相對立。
在大多情況下，薄紙產(chǎn)品由經(jīng)漂白的亞硫酸鹽纖維材料懸浮液或硫酸鹽纖維材料懸浮液，有時混有經(jīng)漂白的木素；和/或回收的紙纖維材料(如伏輥碎片、廢品、廢紙等)；和/或在單烘缸造紙機(jī)或長網(wǎng)篩造紙機(jī)中的任何種類的纖維材料懸浮液制造。這與各薄紙產(chǎn)品是否含通過研磨過程或其它制備過程產(chǎn)生的填料無關(guān)。在通常的過程中所應(yīng)用的材料在當(dāng)時是沉積材料或是其它材料如碳酸鈣、滑石、TiO2、二氧化硅等為在以填料取代纖維材料時達(dá)到填料在纖維表面盡可能強(qiáng)的粘合，在早期通過所謂的“纖維加載TM”-過程進(jìn)行相應(yīng)的處理，如特別在US-A＝5223090中所描述的。在該“纖維加載TM”-過程中，在該纖維材料的經(jīng)濕潤的纖維表面上引入至少一種添加物質(zhì)如填料。因此，纖維可以例如裝載碳酸鈣。為此在濕的離散的纖維材料中加入氧化鈣和/或氫氧化鈣，以使其至少一部分與纖維材料中存在的水相結(jié)合。接著在經(jīng)如此處理過的纖維材料中導(dǎo)入二氧化碳。
在由US 6413365 B1和DE 10107448 A所知的前述方法中，總是使用一種分散器，該分散器同時也可用作化學(xué)沉淀反應(yīng)的反應(yīng)器。
本發(fā)明的目的在于，提供一種前述的改進(jìn)方法，用此方法可使制備相應(yīng)的薄紙產(chǎn)品或衛(wèi)生用薄紙產(chǎn)品的效率和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步最佳化。
本發(fā)明的目的通過一種生產(chǎn)用于制備薄紙幅或衛(wèi)生用薄紙幅的纖維材料懸浮液的方法而實現(xiàn)，該方法中，在纖維材料懸浮液中所含的纖維以在線-過程通過化學(xué)沉淀反應(yīng)以填料直接加載到薄紙材料制備作業(yè)線中。
通常的填料也可用通過相應(yīng)于“纖維加載TM”-過程的化學(xué)沉淀反應(yīng)所產(chǎn)生的填料來代替。該經(jīng)相應(yīng)處理過的纖維材料懸浮液具有一種較高的可脫水性和較小的研磨度。此外，該相應(yīng)的以填料加載的纖維具有較小的水滯留值。由于相當(dāng)快的去除纖維材料懸浮液的水和較快速干燥薄紙幅而可以較低成本地制備各薄紙產(chǎn)品。采用相應(yīng)于“纖維加載TM”-過程的對纖維加載可在具有相同研磨度下產(chǎn)生較高的可脫水性，由此可實現(xiàn)較高的研磨度，這意味成品有較好的機(jī)械特性。小的水滯留值或較好的可脫水性以及較好的干燥性在對各成品的其后印刷是有利的。
采用經(jīng)“纖維加載TM”-過程的相應(yīng)處理，可特別在在線-過程中制造晶狀的沉淀產(chǎn)物顆粒。
該填料產(chǎn)物優(yōu)選是碳酸鈣。在此情況下根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案擬定的方法，對纖維加載，將氧化鈣和/或氫氧化鈣加到纖維材料懸浮液中，并通過二氧化碳或含二氧化碳的氣體(如煙氣等)進(jìn)行沉淀。這時在該有關(guān)的氣體氣氛中優(yōu)選在無需引入混合能量下產(chǎn)生晶狀的沉淀產(chǎn)物顆粒，。
在對纖維加載時，甚至可在潤濕的纖維表面上引入碳酸鈣，其中將氧化鈣和/或氧氧化鈣加到濕的纖維中，其中至少一部分氧化鈣和/或氧氧化鈣可與纖維材料物中的水相結(jié)合。然后對經(jīng)如此處理過的纖維材料導(dǎo)入二氧化碳或含二氧化碳的氣體。此外圍繞該纖維和在纖維之間產(chǎn)生的碳酸鈣(CaCO3)形成懸浮液。
術(shù)語“潤濕的纖維表面”可包括該各個纖維的所有潤濕的表面。由此也特別考慮這種情況，即纖維不僅在其外表面并在其內(nèi)部(內(nèi)徑中)都以碳酸鈣加載。
之后，該纖維經(jīng)填料即碳酸鈣加載，其中通過所謂的“纖維加載TM”-過程將其沉積在潤濕的纖維表面，如在US-A-5223090中所描述的。在該“纖維加載TM”-過程中，該二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)而形成水和碳酸鈣。
優(yōu)選是將該纖維材料懸浮液依次通過包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元中。對此處理單元可具有例如在US 6413365 B1和DE 10107448 A中所描述的結(jié)構(gòu)。
該纖維材料懸浮液的纖維可在包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元之前或之后以填料加載。但原則上也可設(shè)想如此的實施方案，在該方案中，該包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元同時也可用作化學(xué)沉淀反應(yīng)的反應(yīng)器。甚至該方法也可例如按前述兩文獻(xiàn)中所描述的方案設(shè)計。
該氫氧化鈣可以以液態(tài)或干燥態(tài)加入到該纖維材料懸浮液中。
本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案的特征在于，將該纖維材料懸浮液，例如預(yù)先加有氫氧化鈣的纖維材料懸浮液以物質(zhì)密度為約5-約60％，優(yōu)選為約15-約35％送入包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元中。
該二氧化碳或含二氧化碳的氣體可在該處理單元前、后和/或中加入。
該二氧化碳或含二氧化碳的氣體宜以約15-約120℃，優(yōu)選約20-約90℃加入。
應(yīng)用“纖維加載TM”-過程可使制造的各個沉淀產(chǎn)物顆粒以均勻分開方式沉淀在纖維上或以這種方式填入。在要進(jìn)行沉淀反應(yīng)規(guī)定的氣體區(qū)，各個纖維是處于該有關(guān)的氣體氣氛中，在其上進(jìn)行相應(yīng)的沉淀反應(yīng)，并在其上直接產(chǎn)生碳酸鈣(CaCO3)。
例如可產(chǎn)生呈菱形、片形和/或球形晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。在晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒的各自的量與纖維材料懸浮液和二氧化碳的當(dāng)時的溫度范圍有關(guān)以及例如與在纖維材料懸浮液中的氫氧化鈣含量有關(guān)。
使用配置有兩個相互對置的相對旋轉(zhuǎn)的板的分散器形式的處理單元是有利的，并優(yōu)選是配置有一個轉(zhuǎn)子和一個定子的分散器形式。對此各個分散器例如還可具有在US 6413365 B1和DE 10107448 A中所描述的結(jié)構(gòu)。
在相應(yīng)的處理單元中，優(yōu)選該晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒的尺寸以所希望的方式受到影響。所以例如最后可在纖維材料懸浮液中實現(xiàn)晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒的相應(yīng)分布。對此在有關(guān)的處理單元中優(yōu)選僅產(chǎn)生小的剪切力。
特別是在運行處理單元時，例如產(chǎn)生最大尺寸為約0.05-約5μm，優(yōu)選約0.3-約2.5μm的晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。
與各個紙的種類有關(guān)，例如可產(chǎn)生其各棱長為約0.05-約2μm的菱形晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒或其各長為約0.05-約2μm和各直徑為約0.01-約0.5μm的片形晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。
優(yōu)選在包括兩個相對互相旋轉(zhuǎn)的板的處理單元的徑向外部區(qū)中用水稀釋該纖維材料懸浮液是有利的。該纖維材料懸浮液在徑向向外方向上達(dá)到轉(zhuǎn)子盤，則由于送入的稀釋水使所產(chǎn)生的剪切或剪切力較小。
流過處理單元的纖維材料懸浮液的物質(zhì)密度宜為約0.1-約50％，優(yōu)選約5-約35％。
適宜的是恒定導(dǎo)入二氧化碳或含二氧化碳的氣體。為此例如在壓力為約0.1-約6bar，優(yōu)選約0.5-約3bar下導(dǎo)入該二氧化碳或含二氧化碳的氣體。
為此例如可在有關(guān)二氧化碳給料導(dǎo)管中提供相應(yīng)壓力，例如該氣體即二氧化碳或含二氧化碳的氣體通過該導(dǎo)管而導(dǎo)入以形成一種氣環(huán)，該氣環(huán)例如也可在有關(guān)的處理單元中產(chǎn)生。如在園地橡皮管情況，在需較高水量時就相應(yīng)提高有關(guān)的壓力。因二氧化碳是可壓縮氣體，所以有關(guān)導(dǎo)入的氣量也可相應(yīng)提高，以確保完全的沉淀反應(yīng)。
按本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案，在化學(xué)沉淀反應(yīng)過程中要使該原料氧化鈣或氫氧化鈣和二氧化碳至少基本上完全反應(yīng)以形成反應(yīng)產(chǎn)物碳酸鈣和水，其中，纖維材料懸浮液的pH-值優(yōu)選通過導(dǎo)入二氧化碳或含二氧化碳的氣體作相應(yīng)調(diào)節(jié)或控制。為此特別可將pH-值調(diào)節(jié)到約6-約10，優(yōu)選約7-約8.5。該相應(yīng)值特別是為最終反應(yīng)所設(shè)定。
為此化學(xué)沉淀反應(yīng)所輸入的能量宜為約0.3-約8kWh/t，優(yōu)選約0.5-約4kWh/t。
有利的是，與纖維材料懸浮液相混合的稀釋水的加入如此之多，致使經(jīng)稀釋的纖維材料懸浮液最終的物質(zhì)密度為約0.1-約16％，優(yōu)選為約2-約6％。
然后使該纖維材料懸浮液置于大氣壓下，并送入其后的機(jī)器中或送入罐或箱中。之后可將該纖維材料懸浮液送入例如下一個用以制備薄紙幅或衛(wèi)生用薄紙幅的加工機(jī)器中。
該處理單元優(yōu)選如此運行，要使其旋轉(zhuǎn)板或轉(zhuǎn)子在徑向外邊緣處的圓周速度為約20-約100m/s，優(yōu)選為約40-約60m/s。
該處理單元的兩個相對互相旋轉(zhuǎn)的板之間的間隙寬度宜為約0.5-約100mm，優(yōu)選為約25-約75mm。
該處理單元的兩個互相相對旋轉(zhuǎn)的板或該轉(zhuǎn)子和定子的直徑宜為約0.5-約2m。
該化學(xué)沉淀反應(yīng)的反應(yīng)時間例如可為約0.01-約1分鐘，優(yōu)選約0.1-約10秒。
需要時洗去游離的即不在纖維中和/或不在纖維上沉積的碳酸鈣。
基本上不需要壓力容器。
在本發(fā)明方法中，至少部分下列所述變項起了作用纖維材料懸浮液、呈液態(tài)或干燥態(tài)的氧化鈣和/或氫氧化鈣、二氧化碳、氣體區(qū)、轉(zhuǎn)子、定子、在氣體氣氛中不引入混合能量下進(jìn)行產(chǎn)生的晶體、在小剪切力下的混合、并無壓力容器。
應(yīng)用本發(fā)明方法可生產(chǎn)各晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒，該顆粒以所需方式呈均勻間距沉積在纖維上或纖維中，以滿足各薄紙產(chǎn)品形要求。為此例如可制備其它的上述給定的粒度。
在完成“纖維加載TM”-過程后，得到用于薄紙產(chǎn)品的材料特性有下列優(yōu)點經(jīng)相應(yīng)于“纖維加載TM”-過程處理過的纖維材料懸浮液具有較高的可脫水性或較小的研磨度。根據(jù)可脫水性或研磨度，該相關(guān)值例如可為5-約100ml CSF或約0.2-約15°SR。此外，經(jīng)相應(yīng)加載的纖維具有較小的水滯留值，按各材料記錄該值例如為約2-約25％。因為從纖維材料懸浮液可非常迅速地脫去水并能較快干燥薄紙幅，所以現(xiàn)在可以更經(jīng)濟(jì)的方法生產(chǎn)薄紙對于無一定的填料含量的薄紙-應(yīng)用，該游離沉淀的碳酸鈣即不在纖維中或纖維上沉積的碳酸鈣可在該纖維材料懸浮液進(jìn)入相關(guān)織物制造機(jī)之前或需要時在研磨過程前經(jīng)水洗過程而去除。結(jié)果該纖維仍然保持為碳酸鈣所覆蓋，其優(yōu)點是易于脫水和加快干燥，此外還產(chǎn)生該薄紙-成品的較低返潮性。
根據(jù)對各成品的要求，基本上可在研磨前、研磨后或研磨中應(yīng)用該“纖維加載TM”-過程。
因為以沉淀產(chǎn)物對纖維加載可在相同研磨度下產(chǎn)生較高的可脫水性，所以可進(jìn)行較強(qiáng)的研磨，這就導(dǎo)致成品有較好的機(jī)械特性。
當(dāng)有關(guān)的產(chǎn)品要接著印刷時，該較小的水滯留性和較好的干燥是特別有利的。


圖1和2給出本發(fā)明的兩個示例性的實施方案的簡化示意圖。
圖1中示出一種實施方案，在該方案中首先將纖維材料懸浮液10送入“纖維加載TM”-過程12，接著在包括例如精制器或類似設(shè)備的處理單元14中進(jìn)行相應(yīng)處理。其后在洗滌步驟16中必要時可洗去游離的碳酸鈣。但如上所述，這種洗滌步驟16也可不用。隨后將經(jīng)相應(yīng)處理過的纖維材料懸浮液10送入薄紙機(jī)18，經(jīng)此制得所需的薄紙幅或衛(wèi)生用薄紙幅20，并由此制得有關(guān)的薄紙-成品。
圖2中示出的實施方案與圖1的實施方案的不同僅在于，首先將纖維材料懸浮液10送入包括例如精制器或類似設(shè)備的處理單元14中，并緊接著送入“纖維加載TM”-過程。甚至在這種情況下該洗滌步驟16也不是絕對必要的。
在該兩種情況下，該在纖維材料懸浮液10中所含的纖維以在線-過程直接在織物材料-制備作業(yè)線上通過化學(xué)沉淀反應(yīng)以填料加載，這時在在線-過程中產(chǎn)生晶狀的沉淀產(chǎn)物顆粒。該沉淀產(chǎn)物顆粒優(yōu)選是碳酸鈣。在該情況下，將氧化鈣和/或氫氧化鈣加到纖維材料懸浮液中以對纖維加載。然后通過二氧化碳或含二氧化碳的氣體(如煙氣或類似氣體)引起沉淀。這時在該相關(guān)的氣體氣氛中不用引入混合能量就可產(chǎn)生晶狀的沉淀產(chǎn)物顆粒。特別是可將該纖維材料懸浮液送入包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元14中。因此該纖維材料懸浮液10中的纖維可在該處理單元14之前和之后經(jīng)填料加載。原則上可設(shè)想將該處理單元14同時作為化學(xué)沉淀反應(yīng)的反應(yīng)器。
標(biāo)號表10纖維材料懸浮液12“纖維加載TM”-過程14處理單元16洗滌步驟18薄紙機(jī)20薄紙幅或衛(wèi)生用薄紙幅
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)用于制備薄紙幅或衛(wèi)生用薄紙幅的纖維材料懸浮液(10)的方法，方法中在纖維材料懸浮液(10)中所含的纖維以在線-過程直接在薄紙材料-制備作業(yè)線上通過化學(xué)沉淀反應(yīng)(12)以填料加載。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在在線-過程中產(chǎn)生晶狀淀沉產(chǎn)物顆粒。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，該沉淀產(chǎn)物是碳酸鈣。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，為對纖維加載，將氧化鈣和/或氫氧化鈣加到纖維材料懸浮液中并通過二氧化碳或含二氧化碳的氣體引起沉淀。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在該相關(guān)的氣體氣氛中不用引入混合能量就可產(chǎn)生晶狀的沉淀產(chǎn)物顆粒。
6.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將該纖維材料懸浮液送入包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元(14)中。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于，該纖維材料懸浮液中的纖維可在該包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元14之前和之后經(jīng)填料加截。
8.權(quán)利要求6的方法，其特征在于，將該包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元(14)同時作為化學(xué)沉淀反應(yīng)的反應(yīng)器。
9.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該氫氧化鈣以液態(tài)加到纖維材料懸浮液中。
10.權(quán)利要求1-8之一的方法，其特征在于，，該氫氧化鈣以干燥態(tài)加到纖維材料懸浮液中。
11.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將該纖維材料懸浮液(10)，優(yōu)選預(yù)先加有氫氧化鈣的纖維材料懸浮液(10)以物質(zhì)密度為約5-約60％，優(yōu)選為約15-約35％送入包括纖維分離器、精制器、分散器和/或類似設(shè)備的處理單元(14)中。
12.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該二氧化碳或含二氧化碳的氣體在約15-約120℃，優(yōu)選約20-約90℃溫度下加入。
13.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，產(chǎn)生菱形的晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。
14.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，產(chǎn)生片形的晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。
15.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，產(chǎn)生球形的晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。
16.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，應(yīng)用呈配有兩個相互對置的相對旋轉(zhuǎn)的板的分散器形式的處理單元(14)，優(yōu)選是應(yīng)用呈配有一個轉(zhuǎn)子和一個定子形式的分散器。
17.權(quán)利要求16的方法，其特征在于，該晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒尺寸受處理單元(14)的影響。
18.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，產(chǎn)生最大尺寸為約0.05-約5μm，優(yōu)選約0.3-約2.5μm的晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。
19.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，產(chǎn)生其各棱長為約0.05-約2μm的菱形晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。
20.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，產(chǎn)生其各長為約0.05-約2μm和各直徑為約0.01-約0.5μm的片形晶狀沉淀產(chǎn)物顆粒。
21.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該纖維材料懸浮液(10)在包括兩個相對互相旋轉(zhuǎn)的板的處理單元(14)的徑向外部區(qū)中用水稀釋。
22.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，流經(jīng)處理單元(14)的纖維材料懸浮液(10)的物質(zhì)密度宜為約0.1-約50％，優(yōu)選約5-約35％。
23.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，要恒定導(dǎo)入二氧化碳或含二氧化碳的氣體。
24.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該二氧化碳或含二氧化碳的氣體在壓力為約0.1-約6bar，優(yōu)選約0.5-約3bar下導(dǎo)入。
25.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在化學(xué)沉淀反應(yīng)過程中要使該原料即氧化鈣或氫氧化鈣和二氧化碳至少基本上完全反應(yīng)以形成反應(yīng)產(chǎn)物即碳酸鈣和水，這時纖維材料懸浮液(10)的pH-值優(yōu)選通過導(dǎo)入二氧化碳作相應(yīng)調(diào)節(jié)或控制。
26.權(quán)利要求25的方法，其特征在于，將pH-值調(diào)節(jié)到約6-約10，優(yōu)選約7-約8.5。
27.權(quán)利要求25或26的方法，其特征在于，為該化學(xué)沉淀反應(yīng)所輸入的能量為約0.3-約8kWh/t，優(yōu)選約0.5-約4kWh/t。
28.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，加入稀釋水并與纖維材料懸浮液(10)相混合，以使經(jīng)稀釋的纖維材料懸浮液(10)最終的物質(zhì)密度為約0.1-約16％，優(yōu)選為約2-約6％。
29.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該處理單元(14)要如此運行，使其旋轉(zhuǎn)板或轉(zhuǎn)子的徑向外邊緣處的圓周速度為約20-約100m/s，優(yōu)選為約40-約60m/s。
30.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該處理單元(14)的兩個相對互相旋轉(zhuǎn)的板之間的間隙寬度為約0.5-約100mm，優(yōu)選為約25-約75mm。
31.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該處理單元(14)的兩個互相相對旋轉(zhuǎn)的板的直徑為約0.5-約2m。
32.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該化學(xué)沉淀反應(yīng)的反應(yīng)時間為約0.01-約1分鐘，優(yōu)選約0.1-約10秒。
33.前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，洗去游離的即不在纖維中和/或不在纖維上沉積的碳酸鈣。
34.一種由按前述權(quán)利要求之一的方法制備的纖維材料懸浮液(10)所生產(chǎn)的薄紙產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)用于制備薄紙幅或衛(wèi)生用薄紙幅的纖維材料懸浮液的方法，方法中在纖維材料懸浮液中所得的纖維以在線－過程直接在薄紙材料－制備作業(yè)線上通過化學(xué)沉淀反應(yīng)以填料加載。
文檔編號D21C9/00GK1742136SQ200480002799
公開日2006年3月1日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24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