Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Mahlung eines Papierfaserstoffes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren dieser Art werden bei der Aufbereitung von Papierfaserstoffen zur Papiererzeugung eingesetzt. Eine bevorzugte Anwendung finden sie, wenn der Papierfaserstoff für grafische Papiere, z.B. SC-Papiere oder LWC-Papiere, verwendet werden soll. Solche Sorten sind oft sehr dünn, etwa 50 bis 60 µm und stellen hohe Anforderungen an die optische Qualität. Daher ist es wichtig, eine besonders homogene Blattstruktur und Oberfläche zu erhalten, was voraussetzt, dass auch die Fasern bezüglich ihrer Geometrie besonders homogen sind.
Als Rohstoffe für solche Sorten kommen entweder native Faserstoffe oder Sekundärfasern, z.B. aus deinktem Altpapier, zum Einsatz. Auch in dem an sich relativ homogen herstellbaren nativen Zellstoff befinden sich vereinzelt gröbere Faserbestandteile oder Splitter, die z.B. durch eine Fraktioniermaschine abgetrennt werden können. Solche Fraktioniermaschinen arbeiten nach dem Prinzip der Nasssiebung. Bei Sekundärfaserstoffen ist ohnehin immer mit größeren Qualitätsschwankungen zu rechnen, die sich nur durch eine aufwendige Stoffaufbereitung ausreichend eliminieren lassen. Daher werden oft am Ende des Aufbereitungsprozesses noch einmal Mahlapparate eingesetzt, welche für eine Vergleichmäßigung des Papierfaserstoffes, insbesondere bezüglich der geometrischen Fasereigenschaften sorgen sollen. Apparate zur Nassmahlung von Papierfaserstoff sind bekannt und werden als Refiner bezeichnet.
Aus der US 3,604,646 ist ein Verfahren zur Regelung eines Refiners bekannt, bei dem Die spezifische Arbeit wird auf einen festgelegten konstanten Wert geregelt.
Aus der WO 00/31335 A ist ein Verfahren bekannt, um TMP auf eine höhere Qualität zu bringen. Dabei wird unter anderem eine Nasssiebung vorgenommen, deren Überlauf in einem Hochkonsistenzrefiner gemahlen wird. Die dabei übertragene spezifische Arbeit liegt in einem Beispiel bei 900 kWh/t. Die US-A-4 562 969 befasst sich mit der Fraktionierung von Holzstofffasern, wobei eine Rejektfraktion gebildet wird, die anschließend defibriert wird. Weiterhin wird in dieser Publikation ein Stand der Technik behandelt, bei der ebenfalls der Rejekt - also Überlauf - einer Fraktionierung defibriert wird, wobei z.B. ein Scheibenrefiner angegeben ist.
Bei dem Verfahren gemäß DE 198 08 355 A wird die Papierfasersuspension in zwei Teilströme aufgeteilt, also fraktioniert, wobei beide Fraktionen anschließend unter unterschiedlichen Bedingungen aufgemahlen werden.
Die bisher bekannten Verfahren können die eingangs genannten Probleme nicht befriedigend lösen. In vielen Fällen muss eine unerwünscht hohe Weitermahlung in Kauf genommen werden, um eine akzeptable Vergleichmäßigung zu erzielen. Das schwächt nicht nur das Festigkeitspotential der Papierfasern, sondern kostet auch unnötig viel Mahlenergie. Ferner führt es zu einer weiteren Erhöhung des Entwässerungswiderstandes mit negativen Auswirkungen beim Pressen und Trocknen der daraus hergestellten Papierbahn.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich die Vergleichmäßigung besser, schonender und billiger durchführen lässt.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst festgestellt, ob sich im Überlauf einer der Mahlung vorgeschalteten Nasssiebung der Anteil an mahlresistenten Bestandteilen, das sind z.B. Splitter oder Langfasern, ändert. Ein wichtiges Indiz hierfür ist die Feststoffmenge des Überlaufes dieser Nasssiebung, messbar z.B. mit dessen Stoffdichte. Die Wirksamkeit der Mahlanlage wird auf die so festgestellten Schwankungen abgestimmt, indem erfindungsgemäß dabei die spezifische Mahlarbeit erhöht oder gesenkt wird, wenn größere bzw. kleinere Mengen von mahlresistentem Stoff in der zu mahlenden Faserstoffsuspension vorliegen. Dabei wird also berücksichtigt, dass sich eben nicht nur die Menge des zu mahlenden Stoffes, also des Überlaufes, ändert, sondern auch die Zusammensetzung des darin enthaltenen Feststoffes. Mit dieser einfachen Maßnahme kann ganz gezielt der Stoff, der auf Grund seiner Geometrie und Steifigkeit zu Beeinträchtigungen des daraus hergestellten Blattes führen würde, rechtzeitig und ökonomisch nachgemahlen werden. Die spezifische Mahlarbeit ist die auf die Feststoffmenge bezogene übertragene Mahlarbeit nach Abzug der von der Mahlapparatur verbrauchten Leerlaufarbeit.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert und beschrieben an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Fig. 1 wird der suspendierte Papierfaserstoff 1 zunächst einer Nasssiebung 5 zugeführt. Diese bildet zwei Fraktionen, nämlich den Durchlauf 2 und den Überlauf 3. In der Regel wird für eine solche Nasssiebung 5 ein Drucksortierer oder Fraktionator verwendet mit einem Siebelement, das einen Teil des zugeführten Papierfaserstoffes 1 auf Grund seiner Größe, Form und/oder Flexibilität abweist. Die Feststoffmenge des in den Überlauf 3 gelangten Stoffes wird an einer Messstelle 9 ermittelt und der Messwert an einen Regler 8 weitergeleitet. Im einfachsten Fall wird der Überlauf 3 unmittelbar der Nassmahlung 6 zugeführt. Die hierzu verwendete regelbare Mahlapparatur enthält einen Antrieb 7 und ist vorzugsweise ein Mahlrefiner. Nach Passieren der Mahlwerkzeuge gelangt der Stoff als gemahlener Papierfaserstoff 4 in die nachfolgenden Aufbereitungsstufen. In günstigen Fällen kann er wieder mit dem Durchlauf 2 der Nasssiebung 5 vermischt werden. Entscheidend bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die in der Nassmahlung 6 übertragene spezifische Mahlarbeit abgestimmt wird auf die ermittelte Feststoffmenge oder den Feststoffmengenstrom im Überlauf 3. Bei dem hier gezeigten Beispiel wird das Signal des Reglers 8 dazu verwendet, um die Antriebsleistung der Mahlapparatur zu verändern. Bekanntlich besteht die Möglichkeit, den Mahldruck durch entsprechende Positionierung der Mahlgarnituren einzustellen. Eine andere Möglichkeit ist die Drehzahlvariation, welche zwar in der Regel aufwendiger ist, dafür aber die Konstanthaltung der sekundlichen Kantenlänge möglich macht. Die letztgenannte Maßnahme ist besonders gut zur Erhaltung einer gleichmäßigen Ausmahlung geeignet. Die sekundliche Kantenlänge ist bekanntlich eine wichtige Kenngröße der Mahlung. Sie wird errechnet als die gesamte Messerlänge einer Mahlgarnitur, die pro Sekunde an den Gegenmessern vorbeibewegt wird.
Gemäß dem Diagramm in Fig. 2 wird die spezifische Mahlarbeit 13 in einer linearen Funktion (Kurve 13') bezogen auf die Überlaufmenge 14 verstellt. Diesem Vorgehen liegt die Annahme zu Grunde, dass die Zunahme des Siebrückstandes auf eine entsprechend größere Menge an harten Fasern und Splittern zurückzuführen ist und dass eine im selben Maße größere spezifische Mahlarbeit geleistet werden muss. Natürlich sind auch andere Funktionen möglich und durch einfache Versuche zu ermitteln.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Stoffdichte des Zulaufes in die Nassmahlung 6 durch geregelte Zuführung von Wasser W konstant gehalten. In diesem Fall dient die Messstelle 9 der Ermittlung der Stoffdichte des Überlaufes 3. Dieses leicht zu gewinnende Signal dient als Indiz für eine Veränderung der im Überlauf 3 anfallenden Feststoffmenge und löst den beschriebenen Regelvorgang aus. Zwar führt das zu einem veränderten Durchsatz an der der Nassmahlung 6 dienenden Mahlapparatur, eine solche Schwankung ist aber beim Mahlprozess leichter auszugleichen als eine Schwankung der Stoffdichte, die sich beim Verfahren gemäß Fig. 1 einstellt. Neben der Stoffdichteregelung selbst kann der vor Zugabe des Wassers W ermittelte Stoffdichtewert also auch zur Steuerung der Mahlleistung im Sinne der Erfindung verwendet werden.
Fig. 4 zeigt einen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Nassmahlung 6 als Hochkonsistenzmahlung durchgeführt wird. Bekanntlich kann mit einer Hochkonsistenzmahlung das Festigkeitspotential des Papierfaserstoffes besonders gut und ohne nennenswerte Faserkürzung genutzt werden. Hierzu wird der Überlauf 3 durch eine Eindickung 12 auf den gewünschten Feststoffgehalt gebracht. Das dabei anfallende Wasser wird hier aufgeteilt in das Verdünnungswasser W für den Stoffdichte-Regelkreislauf (falls vorhanden) und das Verdünnungswasser W' zur Zugabe in den gemahlenen Papierfaserstoff 4. Die Regelung der Nassmahlung 6 erfolgt durch Messung der Stoffmenge mit einer Messstelle 11, deren Wert in einem Regler 10 verarbeitet wird.