磨碎水悬浮纸纤维或纸浆纤维的方法

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的方法。

长期以来已知纸浆纤维必须磨碎，使以后用它们制造的纸有期望的性 质，尤其强度、尺寸和表面。这些最经常使用的碾磨方法利用那些设有称 为刀片的碾磨条的碾磨面。相应的机器通常称为刀式精浆机。在特殊情况 下还使用一些碾磨方法，其中至少一个碾磨面没有刀片，所以磨碎功 (Mahlarbeit)通过摩擦力或剪切力传递。

上述磨碎方法的效果可以通过改变碾磨参数在一个宽大的范围内控 制，其中除了磨碎程度外尤其在是否期望强烈切割或强烈纤化地碾磨方面 也是不同的。若纸浆纤维通过这些已知的碾磨方法加工，则随着磨碎程度 的增加，其脱水阻力也增大。一个关于脱水阻力的常用度量是按肖伯尔- 瑞格勒法(Schopper-Riegler)测定的磨碎度(简称SR磨碎度)。

磨碎度增大在形成纸片时对造纸机有不利的影响，但却被容忍，因为 已提及的纸浆质量特征对于其可用性起着突出的作用。在许多情况下将碾 磨参数选择为，使为了达到要求的纤维质量所出现的磨碎度升高尽可能少。 但是这种影响的可行性非常有限。此外可能不利于碾磨的动力经济性。

DE 894499公开了一种碾磨设备，它有一个旋转的碾磨缸，多个碾磨辊 压在其内壁上，以便碾磨纤维材料。碾磨辊设有特殊的周向槽，使之能达 到期望的某种碾磨作用。但这种碾磨设备没有针对连续的运行方式来设计。

因此本发明的目的是创造一种连续工作的方法，采用这种方法可以将 纸浆纤维或纸纤维碾磨为使得能提高用它们制成的纸的强度值。在这种情 况下出现的脱水阻力的增加应至少小于已知的碾磨方法。此外，为实施该 方法所需要的设备应适合于在纸张生产时的工业规模中使用。

此目的通过在权利要求1中所述的特征达到。

大多数已知的碾磨筒不适用于此目的，因为它们的作用基于破碎粗大 的东西。例如US 2719463介绍了一种碾磨缸，尽管它据说可在造纸工业中 使用，但它用于加工在此过程中同时形成的较粗大的废弃料。这种设备的 目的是粉碎干扰性材料以及应能不改变包含在废弃料内的纤维。

按照本发明的新型碾磨方法的工作方式可优化纤维特性，并由此进一 步发展期望的强度，与此同时不会如在一般的方法中那样增加磨碎度。

用长纤维纸浆进行的比较试验已证明，为了达到8km的撕裂长度，在 一台刀式磨浆机上需形成45°SR磨碎度，而采用此新方法仅为18°SR磨 碎度。所需要的单位磨碎功减少达50％。

可以认为，通过此新的碾磨方法改变了纤维壁的结构和纤维的表面， 使它们具有更好的柔性和结合力，由此必定不会有纤丝从纤维的外表面松 脱。纸屑亦即纤维断屑也产生得很少。

当本发明的方法应用于磨碎可回收利用的纸纤维时，则所列举的第一 和第二项优点可以起特别重要的作用。由于可回收利用的纸纤维已经经过 至少一次甚至往往多次碾磨过程，所以乐意避免任何进一步的粉碎。

下面借助附图详细说明本发明及其优点。附图中：

图1表示借助一个碾磨缸实施按本发明的方法的例子；

图2表示图1所示一个碾磨辊的详情；

图3表示适用于实施本发明方法的一台碾磨设备的侧视图，其中，碾 磨辊已被取走；

图4表示用于轴向输送纤维料的一内装件；

图5表示具有不同的流动导引的另一种实施方式；

图6表示图5中所示一碾磨辊的详情；

图7表示带有较短的碾磨辊的另一种实施方式；

图8表示一种锥形碾磨筒的实施形式。

图1表示的碾磨设备有一个卧式碾磨缸1，多个沿周向均匀排列的碾磨 辊2处于该碾磨缸内。在此图内仅画有五个碾磨辊2。它们的总数应当是8。 在各碾磨辊上分别设有较大数量的碾磨条3，人们也可以将它们称为刀片。 碾磨条3和碾磨缸1接触物料的表面可以用在这种应用中通常的材料(例如 淬火的铸造铬钢)或用多孔材料，例如烧结的铬钢制成。在实施此方法时， 在各碾磨辊2与碾磨缸1之间，更确切地说在所述碾磨缸1的内壁与碾磨 条3距离最靠近的地点或部位分别形成一个碾磨区。为了产生必要的碾磨 力，碾磨辊2沿径向压靠在碾磨缸1的内壁上。对此作为范例画了一个弹 簧6。当然也可以采用其他产生压力的系统，例如气动或液压缸。碾磨辊2 可旋转地通过在空间固定的旋转轴支承。该旋转轴可以例如借助两个沿轴 向伸入碾磨缸内的支柱7固定。碾磨缸1被一个驱动辊4驱动旋转。但也 有其他的驱动可能性。碾磨辊2不需要自己的驱动装置，因为它们在碾磨 缸1的内壁上被置于旋转之中。这意味着显著简化了碾磨设备。

水悬浮纸纤维借助一根或多根管道9送到内壁附近。图1中示意地在 一个位置画了一根这种管道9，在此位置为了能看得更加清楚没有表示碾磨 辊。水悬浮纸纤维由于碾磨缸1旋转作为纤维料层8铺设在其内壁上。因 为管道9和支柱7均空间固定地设置，所以能易于实现管道9在中心从支 柱7出发供应悬浮液S。从管道9输出的纤维料悬浮液S沿周向加速以及分 布在碾磨缸1的内壁上。然后它进入在设有碾磨条3的碾磨辊2与碾磨缸1 的内壁之间构成的碾磨区。通常应力求使纤维料悬浮液多次流过碾磨区。 由于在碾磨缸1内部的离心力，所以达到纤维料层8有比较均匀的厚度。 如图2所示，磨出的纤维料悬浮液S′可以通过在碾磨缸1圆周上的出口10 排出。在这里，纤维料悬浮液S′通过一密封件11导入一个位置固定的环形 通道12内。密封件11或环形通道12可以设计为，使得与环形通道12的连 接只存在于圆周的一个有限的部分内。为了保证在碾磨缸1内纤维料层8 有规定的厚度，可以在环形通道12内建立一个背压。在碾磨缸1的上部作 为范例在图1中画了一根横梁14，在该横梁14上安置了一些导向叶片15。 这些导向叶片浸插入纤维料层8内以及导致规定的轴向输送。后面还要详 细说明此轴向输送。

在一般的情况下各碾磨条3均与轴线平行地布置。但它们也可以与碾 磨辊2的中心线成一个锐角α相交，以便由此例如有利于纤维料悬浮液的 轴向输送。这两种可能性示意地表示在图2中示出的一单根碾磨辊2上。

图3在侧视图中表示一种适用于实施此方法的碾磨设备。它由一个水 平放置的碾磨缸1组成。在图中还可以看到几个支架5。碾磨辊则没有示出。 为了实现尽可能均匀的材料输送，纤维材料沿轴向从碾磨缸1的一个端侧 13向对侧流动。通过管道9的供给在这里画在图3的右边，以及在左边表 示了通过环形通道12的排出。一个或多个空间位置固定的带有导向叶片15 的横梁14处于碾磨缸1内壁的附近。如图4所示，导向叶片15相对于周 向16斜置，从而导致纤维料悬浮液S有一轴向偏移17。也可以使用一个或 多个刮梁14′，它们将纤维料层8从碾磨缸1的内壁刮起，弄松散和通过安 置在相对侧的导向叶片轴向移动。

图5所示的碾磨设备也有一个卧式碾磨缸1，多个沿圆周均匀布置的碾 磨辊2′处于该碾磨缸1内。在此图中可以看到总共十个碾磨辊2′中的三个， 它们的长度比碾磨缸1轴向长度的二分之一略小(见图7)。用于驱动碾磨缸 1的装置和用于产生碾磨力的装置与已在图1中说明的类似或相同。碾磨辊 2′绕空间位置固定的旋转轴旋转。这些旋转轴可以例如悬臂地支承在一支架 5内，该支架5则固定在一个沿轴向穿过碾磨缸延伸的轭架19上。

如已结合图1说明的那样，水悬浮纸纤维供入碾磨设备内后，在那里 分布并被处理。为了产生一个连续均匀的悬浮液流，有利的是在碾磨缸1 的一个或优选地在两个端面23内安置溢流孔20。这些溢流孔20可以沿圆 周均匀地分布。如一个堤坝那样，它们离碾磨缸1内壁的径向距离基本上 确定了借助它能构成液体层8的高度。如图6所示，磨碎的纤维料悬浮液 S′可以通过密封件21排入一固定的环形通道22内。密封件21可以设计为， 使得与环形通道22的连接只存在于圆周的一个有限的部分内，例如直接在 管道9出口位置前。为了降低这种比较大的密封件21的价格，当然也可以 由一根在这里没有表示的随同旋转的管道将已碾磨碎的纤维材料导引到一 个较易密封的地方。

在一般的情况下，各碾磨条3与碾磨筒轴线平行地排列。但是也可以 使它们相对于碾磨辊2′的中心线成一个锐角α，以便由此例如有利于纤维料 悬浮液的轴向输送。这两种可能性示意地表示在图6中示出的一单根碾磨 辊2′上。

图7为图5所示碾磨设备的侧视图。它由一个水平放置的碾磨缸1组 成。由该图可以看出，分别在一个支架5内悬臂地支承两个碾磨辊2′。由此 可实现一种简单的只有少量会对悬浮液流造成干扰的零件的结构。此外， 碾磨辊2′的轴向尺寸可以保持得较短，这有助于纤维均匀地碾磨。纤维料悬 浮液S的添加在这里通过两个沿轴向隔开距离的管道9进行。

与迄今公开的不同，在碾磨筒内的轴向输送按一些特殊的实施形式还 可以改善，即，采用如图8中示意表示的圆锥形碾磨筒18。它的内壁相对 于轴向有一个倾斜角β，该倾斜角β优选地小于5°。因此，由于在旋转时 的离心力，形成一个可以相应地利用的轴向分力。采取这些措施，在有些 情况下可以取消固定的输送装置，如图1、图3或图4中所示的横梁14或 刮梁14′。