专利名称：加载纤维物质悬浮体的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用碳酸钙加载纤维物质悬浮体的方法。
已知多种用于以碳酸钙加载纤维素纤维的方法。在US6413365中描述了一种方法，方法中将纤维材料与呈悬浮体存在的氧化钙和/或氢氧化钙一起通过导管输送。由此将该纤维物质悬浮体再送入旋转式分布设备中。将反应气以环状导入纤维物质悬浮体中；由此在该纤维物质悬浮体中形成碳酸钙-晶体。经旋转式分布设备使该碳酸钙-晶体分布在纤维物质悬浮体中。该过程称为纤维加载-工艺。
在DE 10033978 A1中描述了一种用于加载纤维物质悬浮体的方法，该方法是在纤维物质悬浮体中加入含氧化钙知/或氢氧化钙的介质和纯二氧化碳或含二氧化碳的介质。按US 2002/0088566 A1，使用一种用于产生二氧化碳的燃烧工艺，其与产生纤维物质悬浮体的设备呈工艺连结。从DE10120637 A1已知一种用于加载纤维物质悬浮体的方法，方法中该二氧化碳由燃料废气或通过石灰焙烧产生。该二氧化碳的纯度为65-99％，并且例如其含在发电厂、内燃发动机、用于直按燃烧化石燃料的炉或装置的废气中。
本发明的目的在于继续改进开始所述的方法。
按本发明，该目的是通过具有下列工艺步骤的方法实现的·将呈液态或干燥态的氢氧化钙或氧化钙引入纤维物质悬浮体中，·将含二氧化碳的烟气引入纤维物质悬浮体中，·通过在烟气中所含的二氧化碳沉淀出碳酸钙，·去除过量的烟气。
本发明描述一种方法，以制备具有纤维加载的沉淀的碳酸钙(纤维加载沉淀的碳酸钙(FLPCC))并同时经受研磨处理，在处理中该待加载的纤维原料可由回收-纸、DIP(＝脱墨纸)、二次纤维物质、经漂白的或未经漂白的纤维素、木素、经漂白的或未经漂白的硫酸纤维素、加工材料的废品、亚麻、棉花和/或大麻纤维(主要是香烟纸)和/或所有在造纸机上使用的纤维原料组成。这与通过以批料反应器的沉淀工艺或通过研磨工艺所制备的成品是否含填料无关，或与是否使用滑石、二氧化钛(TiO2)、硅等无关。该研磨工艺也称为GCC-工艺(GCC＝研磨碳酸钙)。
如果用纤维-加载-工艺处理纤维物质悬浮体，则与按现有技术制备的产品相比可得到具有新的和改进特性的适于造纸应用的全新产品。该纤维-加载-工艺可在造纸厂的材料配制中直接沉淀出均匀分布和淀积在纤维上、纤维中和纤维间的填料特别是碳酸钙，以及在沉绽过程的同时可使该处理的纤维材料经受研磨处理。
借助纤纤-加载-组合工艺制备经同时研磨处理的沉淀碳酸钙的工艺可按已知的方法实施，对此除了开始所述的文献外还有DE 10107448 A1、DE10113998 A1和US 6413365 B1。
用本发明所描述的FLPCC-组合工艺可通过以纤维-加载-组合工艺技术制备的填料代替按现有技术所使用的填料。用纤维-加载-组合工艺技术制备的填料的应用领域可扩展到所有纸类的造纸应用领域，包括香烟纸类、过滤纸类、口袋牛皮纸类和纸板纸类和包装纸类，其填料含量为1-60％和/或其具有填料含量为1-60％的白色覆层。该经加载和制备的纸类可由回收-纸、脱墨纸(DIP)、二次纤维物质、经漂白的或未经漂白的纤维素、木素、经漂白的或未经漂白的硫酸纤维素、加工材料废品、亚麻、棉花和/或大麻纤维(主要是香烟纸)和/或所有在造纸机上可用的纤维原料制备，而与该成品是否含填料无关。
以纤维-加载-组合工艺技术制备的纤维材料通常比按其它方法制备的纤维材料有更高的脱水性；该脱水性依所需研磨度为5-100ml CSF或0.2-15°SR。按该纤维-加载-工艺制备的材料或纸浆还具有较低的水保留能力其根据依用于制备所使用的原料为2-25％。其可有效地到备不同纸类如各类FL(＝纤维加载)-复印纸和印刷纸、各类FL-涂布纸、各类FL-报纸印刷纸和各类FL-香烟纸、各类FL-B&P-纸、各类FL-口袋牛皮纸和FL-过滤纸，因为该材料悬浮体所含水量可快速去除。该材料也可较快地干燥。
在无需填料的FL-香烟纸、FL-B&P-纸、FL-口袋牛皮纸和FL-过滤纸情况下，该游离的填料借助于在研磨工艺前、研磨工艺后或通过该材料传送给料槽后或加入到造纸机之前所插入的洗涤过程去除。这涉及未在纤维上或在纤维中所淀积的填料和相应可洗出的填料。但该纤维本身在其内部和外部还含有填料，以致可利用纤维-加载-工艺的有利效果。
按对成品的要求，可在研磨过程前或后应用该纤维-加载-工艺。
与现有技求相比，以纤维-加载-组合工艺技术可以低能耗达到较高的研磨度，因为可节省达50％的研磨能；这特别是对所有在其制备中要经研磨处理或具有高至非常高的研磨度的各种纸类具有有利的效果，这些纸类如FL-香烟纸、FL-B&P-纸、FL-口袋牛皮纸和FL-过滤纸。特别是具有100-25CSF或68-90°SR的FL-香烟纸、具有600-50CSF或20-80°SR的FL-B&P-纸、具有600-425CSF或20-30°SR的FL-口袋牛皮纸和具有600-350CSF或20-35°SR的FL-过滤纸。
通过高的研磨度所达到的该成品的高的机械技能对FL-香烟纸、FL-B&P-纸、FL-口袋牛皮纸和FL-过滤纸的制备具有有利的效果，因为在各造纸机工段如压制、干燥和其中该纤维材料幅面经卷绕的区域由生产条件所产生的机械负荷，通过应用卷绕机、滚翻机和转换机经受高的机械应力制备的中间产品和制备的成品。特别是在制备香烟纸时对所用的香烟纸产生高的机械应力，该应力部分也可通过低的面重和通过使用卷绕机而制约。
通过较好的干燥，即达到残余湿含量为1-20％，可提高所有纸类的效率。较高的水保留能力，即1-15％对制造过程中是较小的回湿能力以及对该制备的纤维材料幅面的可印制性产生有利的效果。对所有纸类的另一优点是较高的白度或具有约达15亮度点的较高光学值，这在制备所有形式的具有或不具有白色覆层的纸和纸板时是特别要强调的。通过应用纤维-加载-工艺也可改进该光学值，例如在使用脱墨水时可达约15亮度点。
在上述纸类情况下，该纤维加载的另一优点在于，对特定的应用规定有砑光，并且这时通过应用纤维加载可由在纤维中、纤维周围和纤维上淀积FL颗粒来抑制和消除所谓的黑化(黑色釉光整理)。
通过使用烟气可减少造纸厂的二氧化碳-排放，可将烟气中所含的二氧化碳用于纤维加载过程。另一方面，通过使用烟气中所含的二氧化碳的优点在于节省了液态二氧化碳的运输和贮存。
本发明的有利实施方案由从属权利要求、说明书以及附图
给出。
按本发明方法所使用的烟气其二氧化碳-含量例如为2-30％。该烟气在引入纤维-加载-过程之前例如可用洗涤装置净化，如De 10120637 A1{段0010-0011，在单一附图中的洗涤塔14和相关说明}所述。
在用碳酸钙上载或加载纤维物质悬浮体时按每吨纤维干物质引入0.1-300kWh的研磨能是有利的。优选是该加载和研磨在装置的分开的和单独的过程步骤中进行。
按本发明的实施方案，使用含水纤维物质材料，特别是稠度为0.1-20％，优选2-8％的含水纤维物质作为原料。
按本发明，优选以氢氧化钙作为填料混入含水纤维物质材料，特别是纤维物质中，该纤维物质材料的纤维含量为0.01-60％。按本发明也可使用其它原料作为氢氧化钙或氧化钙来形成填料。
该氢氧化钙通过静态混合器或通过料槽混入。该二氧化碳宜以相应的反应参数混入优选稠度为0.1-60％的湿的纤维物质悬浮体中。这时在二氧化碳-气体气氛中沉淀出碳酸钙。
按本发明，随加载过程(纤维加载)在装置即结晶器中同时进行研磨过程；这时使用的研磨能按每吨纤维干物质计为0.1-300kWh；该氢氧化钙与二氧化碳的短的反应时间是重要的。该能量引入，即用于制备不同形式的晶体的热量或该纤维物质悬浮体的加热对本发明是重要的。
按各反应机的应用，以纤维含量为0.01-60％的含水纤维材料作为原料。
在本发明的有利方案中，使用静态混合器、匀浆机、分散器和/或Fluffer-FLPCC-反应器作为反应器，这时该纤维物质含量，特别是纤维含量在静态反应器中为0.01-15％；在匀浆机(研磨机)中为2-8％(低-稠度研磨)和20-35％(高-稠度研磨)；在分散器中为2-40％和在Fluffer-FLPCC-反应器中为15-60％。
按本发明，在加入二氧化碳或氢氧化钙或氧化钙之前、期间或之后加入稀释水。在二氧化碳混入氢氧化钙-溶液或氢氧化钙-悬浮体中时沉淀出碳酸钙。如果将氢氧化钙是在二氧化碳-气氛下的水中加入，反之也同样发生沉淀反应。这时可在加入二氧化碳或氢氧化钙前、期间或之后加入稀释水。
如果不使用研磨机，对沉淀反应的能耗宜为0.3-8kWh/t，特别是0.5-4kWh/t。
同样预定该过程温度规定为-15--120℃，特别是20--90℃。
按本发明可产生菱面体、三角状体(skalenohedrische)和球状体的晶体。
该晶体尺寸宜为0.05-5μm，特别是0.3-2.5μm。可使用静态的和/或动态的，特别是旋转的混合部件。该方法宜在0-15bar，特别是0-6bar的压力下进行。这时pH-值宜为6-10，特别是6.5-8.5。反应时间宜为0.05秒-1分钟，特别是0.05-10秒。
本发明还涉及一种设备，该设备中存在用于以碳酸钙加载纤维物质悬浮体的机器。向该机器中加入含二氧化碳的烟气。在该机器后安装有除气装置以去除多余的气体。这种机器的布局基本上可由上述文献得知。
在该设备的进一步发展的方案中，该烟气可由燃烧装置，特别是由气体发动机或气体涡轮机输入。
该除气装置宜包括带有搅拌器的槽、压力分选器、通风泵、旋风分离器、净化器(高效旋风分离器)和/或Dekulator。
本发明的进一步发展的方案是有利的，其中，除气装置，在纤维物质悬浮体的加工方向的下游接有中间槽。
下面按唯一附图以实施例详述本发明。该附图示出用于加载纤维物质悬浮体的示意图。
将该纤维物质悬浮体1(图)送入图中未详示的用于纤维加载工艺的机器装置2中。同样经气体泵5向该装置2加入来自储槽4的烟气3。该烟气3例如源自发电厂、内燃机、内燃发动机、锅炉等再将该从烟气3吸收二氧化碳的纤维物质悬浮体1从装置2导入除气装置6中，在除气装置中再去除未经纤维物质悬浮体吸收的二氧化碳和不可利用的其余气体。接着再将该纤维物质悬浮体1送入中间槽7。在将纤维物质悬浮体1送入造纸机的材料给料设备中之前或送入用于制备纤维材料幅面的其它机器中之前，该中间槽7例如用于纤维物质悬浮体1的中间贮存。
图中标号表1 纤维物质悬浮体2 装置3 烟气4 储槽5 气泵6 除气装置7 中间槽
权利要求
1.一种用碳酸钙加载含纤维素纤维的纤维物质悬浮体(1)的方法，其包括下列工艺步骤·将呈液态或干燥态的氢氧化钙或氧化钙引入纤维物质悬浮体(1)中，·将含二氧化碳的烟气(3)引入纤维物质悬浮体(1)中，·通过在烟气(3)中所含的二氧化碳沉淀出碳酸钙，·经加载过程后去除多余形烟气(3)。
2.权利要求1的方法，其特征在于，将二氧化碳含量为2-30％的烟气(3)引入纤维物质悬浮体(1)中。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于，按每吨纤维干物质计使用0.1-300kWh的研磨能，该加载和研磨在装置(42)中进行。
4.权利要求1-3之一的方法，其特征在于，使用含水纤维物质材料特别是稠度为0.1-20％，优选2-6％的含水纤维作为原料。
5.权利要求4的方法，其特征在于，该氢氧化钙通过静态混合器(16)或通过料槽混入。
6.权利要求1-5之一的方法，其特征在于，使用静态混合器、匀浆机(80)、分散器和/或Fluffer-FLPCC-反应器作为反应器，这时该纤维物质含量，特别是纤维含量在静态反应器中为0.01-15％；在匀浆机和在分散器中为2-40％和在Fluffer-FLPCC-反应器中为15-60％。
7.权利要求1-6之一的方法，其特征在于，在加入二氧化碳或氢氧化钙或氧化钙之前、期间或之后加入稀释水。
8.权利要求1-7之一的方法，其特征在于，对沉淀反应使用的能耗为0.3-8kWh/t，特别是0.5-4kWh/t。
9.权利要求1-8之一的方法，其特征在于，该过程温度为-15--120℃，特别是20--90℃。
10.权利要求1-9之一的方法，其特征在于，产生菱面体、三角状体和球状体的晶体。
11.权利要求10的方法，其特征在于，该晶体尺寸宜为0.05-5μm，特别是0.3-2.5μm。
12.权利要求1-11之一的方法，其特征在于，使用静态的和/或动态的，特别是旋转的混合部件(68)。
13.权利要求1-12之一的方法，其特征在于，该方法在0-15bar，特别是0-6bar的压力范围下进行。
14..权利要求1-13之一的方法，其特征在于，该方法在pH-值为6-10，特别是6.5-8.5下进行。
15.权利要求1-14之一的方法，其特征在于，反应时间为0.05秒-1分钟，特别是0.05-10秒。
16.一种用于实施权利要求1-15之一的方法的设备，其特征在于，其装置(2)具有以用于以碳酸钙加载该纤维物质悬浮体(1)的机器，其中加入含二氧化碳的烟气(3)，并且该机器后接有除气装置(6)以去除多余气体。
17.权利要求16的设备，其特征在于，该烟气(3)由燃烧装置，特别是由气体发动机或气体涡轮机输入。
18.权利要求16或17的设备，其特征在于，该除气装置包括带有搅拌器的槽、压力分选器、通风泵、旋风分离器、净化器(高效旋风分离器)和/或Dekulator。
19.权利要求16-18之一的设备，其特征在于，在纤维物质悬浮体(1)的加工方向上，该除气装置(6)后接有中间槽(7)。
全文摘要
本发明涉及一种用于加载含纤维素纤维的纤维物质悬浮体(1)的方法，该方法包括以碳酸钙加载纤维物质悬浮体(1)的机器装置(2)，向该装置送入含二氧化碳的烟气(3)。在该机器下游接有除气装置(6)以去除多余的气体。
文档编号D21C9/00GK1863962SQ200480029533
公开日2006年11月15日 申请日期2004年10月11日 优先权日2003年10月15日
发明者克劳斯·多利 申请人:沃依特制纸专利有限责任公司