VERFAHREN ZUR MAHLUNG VON WÄSSRIG SUSPENDIERTEN PAPIERFASERN ODER ZELLSTOFFFASERN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Faserstoffbehandlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Seit langem ist bekannt, dass Zellstofffasern gemahlen werden müssen, damit das später daraus hergestellte Papier die gewünschten Eigenschaften, insbesondere Festigkeiten, Formation und Oberfläche, aufweist. Die weitaus am häufigsten verwendeten Mahlverfahren benutzen Mahlflächen, die mit als Messer bezeichneten Leisten versehen sind, die mit hoher Geschwindigkeit aneinander vorbei bewegt werden. Die entsprechenden Maschinen werden zumeist Messerrefiner genannt. Für Spezialfälle werden auch Mahlverfahren verwendet, bei denen mindestens eine der Mahlflächen messerlos ist, so dass die Mahlarbeit durch Reib- oder Scherkräfte übertragen wird.

[0003] Die Wirkung des Verfahrens lässt sich durch Ändern der Mahlparameter in einem weiten Bereich steuern, wobei neben der Höhe der Ausmahlung insbesondere auch unterschieden wird, ob eine stärker schneidende oder stärker fibrillierende Mahlung gewünscht wird. Werden Zellstofffasern gemahlen, so steigt im Allgemeinen ihr Entwässerungswiderstand mit zunehmender Ausmahlung. Ein übliches Maß für den Entwässerungswiderstand ist der Mahlgrad nach Schopper-Riegler.

[0004] Die Erhöhung des Mahlgrades wirkt sich bei der Blattbildung auf der Papiermaschine ungünstig aus, wird aber hingenommen, da die bereits genannten Qualitätsmerkmale des Zellstoffes eine überragende Rolle für dessen Einsetzbarkeit spielen. In vielen Fällen werden die Mahlparameter so gewählt, dass der zur Erreichung der geforderten Faserqualität eingetretene Mahlgradanstieg möglichst gering ist. Diese Einflussmöglichkeit ist aber sehr begrenzt. Außerdem kann dadurch die Mahlung kraftwirtschaftlich ungünstiger werden.

[0005] Aus der US 4,685,623 ist ein Mahlverfahren bekannt, das mit weniger Energie auskommen soll. Die zu mahlende Papierfasersuspension wird in enge Keilspalten ("narrow nips") geführt, die sich zwischen einer rotierenden Zentralwalze und mehreren außen daran abrollenden Walzen bilden. Die Keilspalten sind sehr schmal, da die Zentralwalze mit einer Vielzahl von umlaufenden Nuten oder Rillen versehen ist. Die außen liegenden Walzen werden mit einer definierten Kraft gegen die Zentralwalze angedrückt, so dass im Keilspalt ein Entwässern und Quetschen der Fasern erfolgt. Dabei wird ein Teil der Suspension und das in den Keilspalten abgedrückte Wasser quer zur Bewegungsrichtung ab- und in diesen Rillen am eigentlichen Keilspalt vorbeigeführt, um später wieder mit dem bereits gemahlenen eingedickten Faserstoff vermischt zu werden. Auf diese Weise sollen Probleme bei dem Betrieb einer solchen Maschine auch bei größerem Durchsatz vermieden werden. Im Betrieb ist das Gehäuse dieser Apparatur mit Suspension voll gefüllt, welche mit einem einstellbaren Volumenstrom hindurchgepumpt wird.

[0006] Um während der Mahlung die Fasern in den Keilspalten festzuhalten, wird in der US-Schrift gefordert, dass die Breite der Keilspalte kleiner ist als die Faserlänge. Das bedeutet allerdings bei einer industriell eingesetzten Mahlmaschine einen hohen apparativen Aufwand.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Faserstoffbehandlung zu schaffen, mit dem es möglich ist, Zellstoff- oder Papierfasern so zu verändern, dass die Festigkeiten des daraus hergestellten Papiers erhöht werden. Die dabei auftretende Zunahme des Entwässerungswiderstandes soll möglichst geringer sein als bei bekannten Mahlverfahren. Das Verfahren soll für industrielle Mahlmaschinen geeignet sein.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

[0009] Das Mahlverfahren wirkt überwiegend durch Druckkräfte und vermeidet große Relativbewegungen der Mahlwerkzeuge. Wie später noch erläutert wird, können mit Hilfe eines solchen Mahlverfahrens wesentliche fasertechnologischen Vorteile erzielt werden.

[0010] Anders als bei den üblichen Messerrefinern mit hoher Relativgeschwindigkeit zwischen den Mahlwerkzeugen, die zur Schnitt- und/oder Scherbeanspruchung der Fasern führen, werden bei dem hier betrachteten Mahlverfahren die Mahlwerkzeuge in der Mahlzone nicht oder nur sehr wenig relativ zueinander bewegt. Die eigentliche Mahlbeanspruchung erfolgt daher durch Druckkräfte. Es hat sich aber in vielen Fällen als problematisch erwiesen, Mahlverfahren dieser Art in industriellem Maßstab anzuwenden. Bei der Erzeugung von Papier oder Papier ähnlichen Produkten müssen nämlich ständig sehr große Mengen an Faserstoff für die Papiermaschine zur Verfügung gestellt werden. Soll wenigstens ein Teil der zur Papiererzeugung verwendeten Faserstoffe (es kann auch der gesamte Faserstoff sein) nach dem neuen Verfahren gemahlen werden, müssen die Maschinen für eine beträchtliche Produktionsmenge ausgelegt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beitragen, die Maschinengröße in Grenzen zu halten, da die Effektivität der Faserbehandlung in der Mahlzone aus den genannten Gründen wesentlich gesteigert werden kann.

[0011] Die Druckkräfte in der Mahlzone können zur Entwässerung der Papierfaser genutzt werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren führt das in erster Linie dazu, dass das Wasser entweder kurzzeitig von der porösen Mahlfläche aufgenommen und später wieder abgegeben wird oder dass durch die poröse Mahlfläche Wasser in andere Bereiche der Mahlvorrichtung abfließen kann. Das neue Verfahren hat mehrere Vorteile:

[0012] Zunächst wird die Druckkraft weniger gedämpft auf die Faser übertragen und daher stärker zu ihrer technologischen Veränderung genutzt. Außerdem wird die Faser auf der Mahlfläche fixiert, d.h. sie wird daran gehindert, die Mahlzone unbehandelt zu verlassen. Dieser Effekt tritt im Wesentlichen unabhängig von der Faserlänge auf. Außerdem können bei gleichem Volumen mehr Fasern in die Mahlzone gelangen, da das abgedrückte Wasser fehlt. Dadurch lässt sich die Größe der verwendeten Mahlmaschine entsprechend reduzieren. Außerdem legt sich die Faser unter erheblichem Druck an eine mit vielen kleinen Unebenheiten versehene Oberfläche an, was die Mahlung günstig beeinflussen kann.

[0013] In typischen Anwendungsformen befinden sich die Mahlflächen auf Mahlwerkzeugen, die eine Rotationsbewegung ausführen, und zwar derart, dass die in der Mahlzone von den Poren aufgenommene Flüssigkeit nach Verlassen der Mahlzone wieder abgeschleudert wird. Insbesondere bei offenporigen Materialschichten, deren Poren nicht nur mit der Mahlfläche, sondern auch mit anderen Flächen in Verbindung stehen, kann das Aufnehmen von Flüssigkeit und das Abschleudern der Flüssigkeit besonders wirksam durchgeführt werden.

[0014] Besonders geeignete Materialien, um eine poröse Mahlfläche zur Durchführung des Verfahrens zu erzeugen, sind Hartmetalle, Chromstahl, Kunststoffe (z.B. Polyäthylen, GFK), Keramik oder Kupferlegierungen. Diese Werkstoffe können gesintert werden. Bekanntlich können aber auch aus Verbundwerkstoffen gezielt offenporige Werkstücke erzeugt werden, die sich für den hier betrachteten Einsatz eignen. Die Porengröße kann individuell den Anforderungen entsprechend zwischen 5 µm und 0,5 mm eingestellt werden.

[0015] Die mahltechnologischen Vorteile des Verfahrens sind folgende:

1. Die Faserlänge bleibt wesentlich besser erhalten.

2. Die Faseroberfläche wird nicht oder bedeutend weniger fibrilliert

3. Die spezifische Mahlarbeit zur Erreichung der gewünschten Festigkeiten ist im Allgemeinen geringer.

[0016] Vergleichsversuche mit Langfaserzellstoff haben gezeigt, dass zur Erzielung einer Reißlänge von 8 km bei einer Messermahlung 45° SR Mahlgrad entstand und mit dem neuen Verfahren nur 18° SR. Die benötigte spezifische Mahlarbeit lag bis zu 50 % niedriger.

[0017] Es ist anzunehmen, dass durch das neue Mahlverfahren die Oberfläche der Fasern so verändert wird, dass sie eine verbesserte Flexibilität und Bindungsfähigkeit erhält, ohne dass Fibrillen aus der äußeren Oberfläche der Fasern herausgelöst werden müssen. Auch die Erzeugung von Feinstoff, also Faserbruchstücken, wird vermieden.

[0018] Wird das Verfahren auf rezyklierte Fasern angewendet, können die genannten Vorteile eine besondere Rolle spielen. Rezyklierte Fasern haben bereits mindestens einen, oft sogar mehrere Mahlvorgänge hinter sich, so dass jede weitere Zerkleinerung gerne vermieden wird.

[0019] Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1

Detailansicht einer Mahlzone mit leistenförmigen Mahlflächen zur Erläuterung des Verfahrens;

Fig. 2

eine Variante mit zylindrischen Mahlflächen;

Fig. 3

Teil einer speziellen Mahlvorrichtung;

Fig. 4

eine Mahlvorrichtung mit zentralem Mahlzylinder und peripher angeordneten Mahlwalzen;

Fig. 5

eine Mahlvorrichtung, bei der die poröse Schicht des Mahlzylinders mit rückseitigen Kammern versehen ist.

[0020] Eine besonders geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann einen rotierenden Mahlzylinder 3 aufweisen, an den von außen eine Anzahl von Mahlwalzen 4 angedrückt wird. Auf ihnen befinden sich die Mahlflächen 1 bzw. 2. Die Andruckkraft beeinflusst dabei die Mahlwirkung und kann daher vorzugsweise eingestellt werden. Fig. 1 zeigt einen Teil einer solchen Mahlvorrichtung, insbesondere die Stelle, an der durch das Zusammenwirken von Mahlzylinder 3 und Mahlwalze 4 eine Mahlzone entsteht. Bei dem gezeigten Beispiel sind sowohl Mahlzylinder als auch Mahlwalze mit Mahlleisten 5 bzw. 6 versehen, von denen nur ein Teil eingezeichnet ist. Sie erstrecken sich im Wesentlichen rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung der Mahlwerkzeuge und sind gleichmäßig über den Umfang verteilt. Dabei sind die Mahlleisten so dimensioniert und angeordnet, dass in der Mahlzone die Mahlleiste 5 eines Mahlwerkzeuges in die Zwischenräume zwischen den Mahlleisten 6 des anderen Mahlwerkzeuges hineinreicht, wodurch sich dort das dazwischen liegende Volumen verkleinert und in der darin befindlichen Suspension S (durch einen Pfeil angedeutet) ein beträchtlicher Druck aufgebaut wird. Sowohl die Mahlleisten als auch die mit ihnen verbundene zylindrische Außenschicht des entsprechenden Mahlwerkzeuges sind hier aus porösem Material gefertigt. Unter Umständen ist es ausreichend, nur die Mahlleisten aus porösem Material herzustellen und auf dem Mahlzylinder bzw. auf der Mahlwalze zu befestigen.

[0021] Wie bereits beschrieben wurde, kann das in der Mahlzone unter erhöhtem Druck stehende Wasser der Faserstoffsuspension in die Poren der Mahlfläche eindringen, wodurch der Faserstoff selbst eingedickt wird. Nach dem Durchlaufen der Mahlzone vergrößert sich das zwischen den Mahlwerkzeugen liegende Volumen wieder, und das Wasser W (durch einen Pfeil angedeutet) kann aus den Poren wieder austreten. Dieser Effekt wird dadurch stark unterstützt, dass beide Mahlflächen rotieren, so dass eine senkrecht zur Mahlfläche wirkende Zentrifugalkraft erzeugt wird. Da die Mahlleisten eine Verzahnung bilden, ist innerhalb der Mahlzone die Relativgeschwindigkeit der beiden Mahlwerkzeuge zueinander gering, wodurch Scherbewegungen und auf die Fasern wirkende Scherkräfte weitgehend vermieden werden. Die Verzahnung hat außerdem auch eine mahltechnologische Auswirkung, die darin liegt, dass die auf die Fasern einwirkenden Druckkräfte pulsierend auftreten, was in vielen Fällen mahltechnologisch erwünscht ist. Eine andere Anwendung zeigt die Fig. 2 mit zylindrischen Mahlflächen, also solchen, die nicht mit Leisten versehen sind und die zur Durchführung des Verfahrens schlupffrei oder mit geringem Schlupf aneinander abrollen. Man erkennt in dieser Darstellung, dass der Mahlzylinder 1' mit einer porösen Schicht 8' versehen ist und die Mahlwalzen 4' mit einer porösen Materialschicht 7'. In einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform kann es auch ausreichen, dass nur eine der beiden Mahlwerkzeuge, die gemeinsam eine Mahlzone bilden, eine poröse Mahlfläche aufweist. Das gilt sowohl für zylindrische Mahlflächen (s. Fig. 2) als auch für leistenförmige (s. Fig. 1).

[0022] Die Vorteile, die sich durch das erfindungsgemäße Verfahren bieten, kommen besonders zur Geltung, wenn die Mahlvorrichtung im Betrieb nicht vollständig mit Suspension gefüllt ist. Dieses Prinzip wird an der Fig. 3 exemplarisch erklärt. Man erkennt wiederum einen Mahlzylinder 3, an den mehrere mit diesem verzahnte Mahlwalzen 4 angedrückt werden, von denen hier zwei eingezeichnet sind. Die Mahlflächen sind porös. Da das Gehäuse der Mahlvorrichtung nur zu einem geringen Teil mit Suspension gefüllt ist, wird die Suspension S nach Verlassen der Mahlzone durch Fliehkräfte aus den Zahnzwischenräumen 20 in den freien Raum abgeschleudert und gelangt zur nächsten Mahlwalze. Im freien Raum hat die Flüssigkeit eine wesentlich höhere Dichte als die sie umgebende Luft. Das Wasser, das wegen der Porosität der Mahlflächen beim Durchgang durch die Mahlzone in die Poren gedrückt wurde, kann nun ebenfalls herausgeschleudert werden und zur nächsten Mahlzone gelangen. Die Fig. 3 zeigt darüber hinaus, dass die Mahlleisten die Form einer Evolventenverzahnung haben können, was die Abwälzbedingungen in der Mahlzone optimiert, allerdings bei der Herstellung etwas aufwändiger ist als z.B. die in Fig. 1 gezeigten Mahlleisten. Die Mahlwalzen 4 rotieren hier in einer feststehenden Kulisse 11. Der Mahlzylinder 3 weist an den axialen Stirnseiten ringförmige umlaufende Schultern 12 auf, die das zwischen den Mahlleisten 5, 6 in der Mahlzone gebildete Volumen axial abdichten.

[0023] Die in Fig. 4 gezeigte Mahlvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist nur schematisch dargestellt. Man erkennt einen horizontal liegenden Mahlzylinder 3, auf dem sich mehrere überwiegend gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Mahlwalzen 4 befinden, wobei im Bereich des Stoffabflusses 13 eine Lücke 9 ohne Mahlwalze gelassen ist. Die Suspension S wird durch einen Zulauf 14 zugegeben. Das kann über einen Breitspalt erfolgen oder über einen Stoffauflauf, ähnlich wie man ihn von Papiermaschinen kennt. Die Zugabestelle liegt neben dem Stoffabfluss 13 und ist durch ein Führungsblech 15 von diesem abgetrennt. So ist eine Zwangsförderung über fast 360° über den ganzen Umfangsverlauf des Gehäuses 16 gewährleistet. Der Suspensionsstrom durch diese Mahlvorrichtung ist definiert und kann leicht und sicher eingestellt werden. Das Gehäuse ist aus den schon genannten Gründen vorzugsweise nicht vollständig mit Suspension gefüllt. Es kann sich aber ein Suspensionsspiegel am Stoffabfluss 13 bilden. Das Gehäuse 10 kann - wie hier gezeichnet - innen zylindrisch oder gemäß Fig. 3 mit einer Kulisse 11 versehen sein, in der die Mahlwalzen mit geringem Spaltabstand rotieren.

[0024] Es ist ohne weiteres möglich, poröse Schichten zu erzeugen, bei denen die Kapillaren-Hohlräume miteinander verbunden sind. Die Entwässerungswirkung lässt sich entscheidend verbessern, wenn das in die Poren hinein gedrückte Wasser nach Verlassen der Mahlzone wieder entfernt wird. Dazu können z.B. Fliehkräfte genutzt werden. Das Wasser wird dann nicht wie z.B. bei Filterelementen ständig in einer Richtung durch die Poren hindurch gedrückt. Vielmehr dienen die Poren als Speichervolumen mit einer Strömungsumkehrung, die die anhaftenden oder eventuell eingedrungenen Feinstoffe sofort wieder fortspült.

[0025] Es ist leicht einzusehen, dass die Entwässerungswirkung der porösen Mahlfläche besonders dann wirksam einsetzen kann, wenn es gelingt, die Poren von Verstopfungen frei zu halten. Um eventuell diesbezügliche Schwierigkeiten zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, auf der Rückseite der porösen Schicht (also der der Mahlfläche gegenüber liegenden Seite der Schicht) eine Kammer vorzusehen. Diese kann im Bedarfsfalle mit unter Druck stehendem Wasser gespeist werden. Eventuell wird das Wasser mit geeigneten Reinigungschemikalien vermischt. Eine einfache Möglichkeit, eine solche Kammer 17 zu realisieren, zeigt die Fig. 5 am Beispiel eines Mahlzylinders 3", der peripher mit Mahlwalzen 4'umgeben ist. Bei diesem Beispiel werden die Kammern 17 dadurch gebildet, dass zwischen der durchgehend porösen Materialschicht 8' und dem Zylinderkörper des Mahlzylinders 3" Abstandsleisten 18 angebracht sind, zwischen denen die Volumina der Kammern 17 frei bleiben. Das Spülwasser wird durch Leitungen 19 zugegeben.

[0026] In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können die in Fig. 5 gezeigte Kammer 17 und die damit verbundenen Leitungen 19 zur Abfuhr von durch die Poren der Materialschicht 8' hindurch gedrungenes Wasser genutzt werden. Es ist auch eine zeitliche Abfolge von Entwässerung und - im Bedarfsfall - Spülung denkbar.

[0027] Selbstverständlich kann diese hier an zylindrischen Mahlflächen gezeigte Ausführungsform mit Kammern 17 auch an anderen Mahlflächen-Formen verwendet werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Mahlung von wässrig suspendierten Papierfasern oder Zellstofffasern, bei dem der Faserstoff durch mindestens eine Mahlzone geführt wird, die zwischen Mahlflächen (1, 2) liegt,
bei dem die Mahlflächen (1, 2) auf gegeneinander gedrückten Mahlwerkzeugen liegen, wodurch mechanische Mahlarbeit so auf die Fasern übertragen wird, dass sich die Festigkeiten des daraus hergestellten Papiers ändern,
wobei die Mahlflächen (1, 2) relativ zueinander so bewegt werden, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Faserstoff und den Mahlflächen, in Haupt-Bewegungsrichtung der Mahlflächen gesehen, an der Stelle, an der sich zwei Mahlflächen (1, 2) in der Mahlzone am nächsten sind, höchstens 10 % der Absolutgeschwindigkeit der am schnellsten bewegten Mahlfläche ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der in der Mahlzone zusammenwirkenden Mahlflächen (1, 2) porös ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass beide in der Mahlzone zusammenwirkenden Mahlflächen (1, 2) porös sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die poröse Mahlfläche (1, 2) durch eine mindestens zur Mahlfläche (1, 2) offenporige Materialschicht (7, 7', 8, 8') gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialschicht (7, 7', 8, 8') aus gesintertem Material besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialschicht (7, 7', 8, 8') überwiegend aus Chromstahl besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialschicht (7, 7', 8, 8') überwiegend aus Hartmetall besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialschicht (7, 7', 8, 8') überwiegend aus einer Kupferlegierung besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialschicht (7, 7', 8, 8') überwiegend aus Keramik besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialschicht (7, 7', 8, 8') überwiegend aus Kunststoff besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schichtdicke der Materialschicht (7, 7', 8, 8') mindestens 1 mm und höchstens 30 mm, vorzugsweise 10 - 20 mm, beträgt.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mittlere Porenweite der porösen Mahlfläche (1, 2) kleiner ist als 0,5 mm.

12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Faserstoff und den Mahlflächen in Haupt-Bewegungsrichtung der Mahlflächen (1, 2) gesehen, an der Stelle, an der sich zwei Mahlflächen (1, 2) in der Mahlzone am nächsten sind, kleiner als 5 % der Absolutgeschwindigkeit der am schnellsten bewegten Mahlfläche(1, 2) ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Relativbewegung der Mahlflächen (1, 2) in der Mahlzone eine Abwälzbewegung ist.

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mechanische Mahlarbeit durch Komprimieren des Faserstoffes übertragen wird.

15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Mahlfläche (1, 2) mit Mahlleisten (5, 5', 6, 6') versehen ist, die quer zur Haupt-Bewegungsrichtung der bewegten Mahlfläche verlaufen.

16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlleisten (5, 5', 6, 6') eine Höhe von mindestens 2 mm und eine Breite in Bewegungsrichtung der bewegten Mahlflächen von mindestens 2 mm aufweisen.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass beide Mahlflächen (1, 2) mit quer laufenden Mahlleisten (5, 5', 6, 6') versehen sind.

18. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Absolutgeschwindigkeit mindestens einer Mahlfläche (1, 2) auf einem Wert zwischen 5 und 30 m/sec gehalten wird.

19. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlflächen (1, 2) so gegeneinander gedrückt werden, dass in der Mahlzone eine Linienkraft zwischen 2 und 10 N/mm entsteht.

20. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eines der Mahlwerkzeuge an der Mahlfläche (1, 2) Zwischenräume, insbesondere Zahnzwischenräume (20) aufweist, die in der Mahlzone so bewegt werden, dass sie die Suspension (S) durch die Mahlzone in Bewegungsrichtung der Mahlwerkzeuge transportieren.

21. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zwischenräume außerhalb der Mahlzone von den Fasern geleert werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leerung der Zwischenräume durch Fliehkräfte erfolgt.

23. Verfahren nach Anspruch 20, 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass eines der Mahlwerkzeuge ein Mahlzylinder (3, 3', 3") ist und dass die übrigen Mahlwerkzeuge hierzu parallel angeordnete Mahlwalzen (4, 4') sind, die an der Umfangsfläche des Mahlzylinders (3, 3') in eine Abwälzbewegung versetzt werden.

24. Verfahren nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mahlzylinder (3, 3', 3'') angetrieben wird und dass die Mahlwalzen (4, 4') um raumfeste Achsen rotieren.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mahlzylinder (3', 3") mit zylindrischer poröser Oberfläche versehen ist und dass sich die Zwischenräume am Umfang der Mahlwalze befinden.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mahlzylinder (3, 3', 3") und Mahlwalzen (4, 4') im Wesentlichen waagerecht liegen und dass die Richtung des Suspensionstransportes durch die verwendete Mahlvorrichtung im Wesentlichen die der Umfangsbewegung des Mahlzylinders ist.

27. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckkräfte zur Mahlung der Papier- oder Zellstofffasern an Flächen übertragen werden, an denen sich die Mahlwerkzeuge aneinander abwälzen.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser des Mahlzylinders (3, 3', 3'') mindestens das 1 1/2-Fache, vorzugsweise mindestens das Doppelte des Durchmessers der Mahlwalze (4, 4') beträgt.

29. Verfahren nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlwalzen am Umfang des Mahlzylinders (3, 3', 3") dicht benachbart angeordnet werden, so dass an einem Mahlzylinder möglichst viele Mahlzonen gebildet werden.

30. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mahlung an einer stetig durch die verwendete Mahlvorrichtung geführten Suspension durchgeführt wird.

31. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wässrige Suspension in die verwendete Mahlvorrichtung mit einer Konsistenz von 1-6 % zugeführt wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wässrige Suspension in die verwendete Mahlvorrichtung mit einer Konsistenz von 6 - 15 % zugeführt wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wässrige Suspension in die verwendete Mahlvorrichtung mit einer Konsistenz von 15 - 25 % zugeführt wird.

34. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kraft, mit der die jeweils eine Mahlzone bildenden Mahlwerkzeuge zusammengedrückt werden, einstellbar, insbesondere für verschiedene Mahlzonen unterschiedlich einstellbar ist.

Claims

1. Method for beating aqueously suspended paper fibres or pulp fibres, in which method the fibrous substance is guided through at least one beating zone which is situated between beating faces (1, 2),
in which method the beating faces (1, 2) are situated on beating tools which are pressed against one another, as a result of which mechanical beating work is transmitted to the fibres in such a way that the strengths of the paper which is produced as a result are changed, with the beating faces (1, 2) being moved relative to one another in such a way that the relative speed between the fibrous substance and the beating faces, as viewed in the main direction of motion of the beating faces, at the point at which two beating faces (1, 2) in the beating zone are closest to one another, is at most 10% of the absolute speed of the beating face which is moved most quickly,
characterized
in that at least one of the beating faces (1, 2) which interact in the beating zone is porous.

2. Method according to Claim 1,
characterized
in that both of the beating faces (1, 2) which interact in the beating zone are porous.

3. Method according to Claim 1 or 2,
characterized
in that the porous beating face (1, 2) is formed by at least one material layer (7, 7', 8, 8') which is open-pored towards the beating face (1, 2).

4. Method according to Claim 3,
characterized
in that the material layer (7, 7', 8, 8') is composed of sintered material.

5. Method according to Claim 4,
characterized
in that the material layer (7, 7', 8, 8') is composed predominantly of chrome steel.

6. Method according to Claim 4,
characterized
in that the material layer (7, 7', 8, 8') is composed predominantly of hard metal.

7. Method according to Claim 4,
characterized
in that the material layer (7, 7', 8, 8') is composed predominantly of a copper alloy.

8. Method according to Claim 4,
characterized
in that the material layer (7, 7', 8, 8') is composed predominantly of ceramic.

9. Method according to Claim 4,
characterized
in that the material layer (7, 7', 8, 8') is composed predominantly of plastic.

10. Method according to one of Claims 3 to 9,
characterized
in that the layer thickness of the material layer (7, 7', 8, 8') is at least 1 mm and at most 30 mm, preferably 10 - 20 mm.

11. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the mean pore width of the porous beating face (1, 2) is less than 0.5 mm.

12. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the relative speed between the fibrous substance and the beating faces, as viewed in the main direction of motion of the beating faces (1, 2), at the point at which two beating faces (1, 2) in the beating zone are closest to one another, is less than 5% of the absolute speed of the beating face (1, 2) which is moved most quickly.

13. Method according to one of Claims 1 to 11,
characterized
in that the relative movement of the beating faces (1, 2) in the beating zone is a rolling movement.

14. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the mechanical beating work is transmitted by compression of the fibrous substance.

15. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that at least one beating face (1, 2) is provided with beating strips (5, 5', 6, 6') which run transversely with respect to the main direction of motion of the moved beating face.

16. Method according to Claim 15,
characterized
in that the beating strips (5, 5', 6, 6') have a height of at least 2 mm and a width, in the direction of motion of the moved beating faces, of at least 2 mm.

17. Method according to Claim 15 or 16,
characterized
in that both beating faces (1, 2) are provided with transversely-running beating strips (5, 5', 6, 6').

18. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the absolute speed of at least one beating face (1, 2) is held at a value of between 5 and 30 m/sec.

19. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the beating faces (1, 2) are pressed against one another in such a way that a linear force of between 2 and 10 N/mm is generated in the beating zone.

20. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that at least one of the beating tools has, on the beating face (1, 2), spaces, in particular tooth spaces (20), which are moved in the beating zone in such a way that they transport the suspension (S) through the beating zone in the direction of motion of the beating tools.

21. Method according to Claim 20,
characterized
in that the spaces are emptied of the fibres outside the beating zone.

22. Method according to Claim 21,
characterized
in that the emptying of the spaces takes place by means of centrifugal forces.

23. Method according to Claim 20, 21 or 22,
characterized
in that one of the beating tools is a beating cylinder (3, 3', 3"), and in that the other beating tools are beating rollers (4, 4') which are arranged parallel to said beating cylinder (3, 3', 3") and which, at the peripheral face of the beating cylinder (3, 3'), are set in a rolling motion.

24. Method according to Claim 23,
characterized
in that the beating cylinder (3, 3', 3") is driven, and in that the beating rollers (4, 4') rotate about spatially fixed axes.

25. Method according to Claim 23 or 24,
characterized
in that the beating cylinder (3', 3") is provided with a cylindrical porous surface, and in that the spaces are situated on the periphery of the beating roller.

26. Method according to one of Claims 23 to 25,
characterized
in that the beating cylinder (3, 3', 3'') and beating rollers (4, 4') lie substantially horizontally, and in that the direction of the suspension transport through the beating device which is used is substantially that of the peripheral direction of the beating cylinder.

27. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the pressure forces for beating the paper or pulp fibres are transmitted to faces at which the beating tools roll on one another.

28. Method according to one of Claims 23 to 27,
characterized
in that the diameter of the beating cylinder (3, 3', 3'') is at least 1.5 times, preferably double the diameter of the beating roller (4, 4').

29. Method according to Claim 28,
characterized
in that the beating rollers are arranged, at the periphery of the beating cylinder (3, 3', 3''), closely adjacent to one another such that as many beating zones as possible are formed on one beating cylinder.

30. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the beating is carried out on a suspension which is guided continuously through the beating device which is used.

31. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the aqueous suspension is supplied into the beating device which is used with a consistency of 1 - 6 %.

32. Method according to one of Claims 1 to 30,
characterized
in that the aqueous suspension is supplied into the beating device which is used with a consistency of 6 - 15 %.

33. Method according to one of Claims 1 to 30,
characterized
in that the aqueous suspension is supplied into the beating device which is used with a consistency of 15 - 25 %.

34. Method according to one of the preceding claims,
characterized
in that the force with which the beating tools which form in each case one beating zone are pressed together is adjustable, in particular diversely adjustable for different beating zones.

Revendications

1. Procédé de broyage de fibres de papier ou de fibres de cellulose en suspension dans l'eau, dans lequel la matière fibreuse est conduite à travers au moins une zone de broyage qui est située entre deux surfaces de broyage (1, 2), dans lequel les surfaces de broyage (1, 2) sont situées sur des outils de broyage pressés les contre les autres, par lesquels un travail de broyage mécanique est appliqué aux fibres, de telle manière que les résistances du papier produit à partir de celles-ci varient, dans lequel les surfaces de broyage (1, 2) sont déplacées l'une par rapport à l'autre de telle manière que la vitesse relative entre la matière fibreuse et les surfaces de broyage, considérée dans la direction principale de mouvement des surfaces de broyage à l'endroit où les deux surfaces de broyage (1, 2) sont le plus proches dans la zone de broyage, vaut au maximum 10 % de la vitesse absolue de la surface de broyage en mouvement le plus rapide, caractérisé en ce qu'au moins une des surfaces de broyage (1, 2) coopérant dans la zone de broyage est poreuse.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux surfaces de broyage (1, 2) coopérant dans la zone de broyage sont poreuses.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface de broyage poreuse (1, 2) est formée par une couche de matière (7, 7', 8, 8') à pores ouverts au moins vers la surface de broyage (1, 2) .

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche de matière (7, 7', 8, 8') est constituée d'une matière frittée.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de matière (7, 7', 8, 8') se compose principalement d'acier au chrome.

6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de matière (7, 7', 8, 8') se compose principalement de métal dur.

7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de matière (7, 7', 8, 8') se compose principalement d'un alliage de cuivre.

8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de matière (7, 7', 8, 8') se compose principalement de céramique.

9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de matière (7, 7', 8, 8') se compose principalement de matière plastique.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de couche de la couche de matière (7, 7', 8, 8') vaut au minimum 1 mm et au maximum 30 mm, de préférence 10 - 20 mm.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur moyenne des pores de la surface de broyage poreuse (1, 2) est inférieure à 0,5 mm.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse relative entre la matière fibreuse et les surfaces de broyage, considérée dans la direction principale de mouvement des surfaces de broyage (1, 2) à l'endroit où les deux surfaces de broyage (1, 2) sont le plus proches dans la zone de broyage, est inférieure à 5 % de la vitesse absolue de la surface de broyage (1, 2) en mouvement le plus rapide.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le mouvement relatif des surfaces de broyage (1, 2) dans la zone de broyage est un mouvement de roulement.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le travail de broyage mécanique est appliqué par compression de la matière fibreuse.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une surface de broyage (1, 2) est pourvue de moulures de broyage (5, 5', 6, 6'), qui sont orientées transversalement à la direction principale de mouvement de la surface de broyage en mouvement.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moulures de broyage (5, 5', 6, 6') présentent une hauteur d'au moins 2 mm et une largeur dans la direction de mouvement des surfaces de broyage en mouvement d'au moins 2 mm.

17. Procédé selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que les deux surfaces de broyage (1, 2) sont pourvues de moulures de broyage (5, 5', 6, 6') orientées transversalement.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse absolue d'au moins une surface de broyage (1, 2) est maintenue à une valeur comprise entre 5 et 30 m/s.

19. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces de broyage (1, 2) sont pressées l'une contre l'autre, de façon à former une ligne de force comprise entre 2 et 10 N/mm dans la zone de broyage.

20. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des outils de broyage présente sur la surface de broyage (1, 2) des espaces intermédiaires, en particulier des espaces entre dents (20), qui sont déplacés dans la zone de broyage de telle manière qu'ils transportent la suspension (S) à travers la zone de broyage dans la direction de mouvement des outils de broyage.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que les espaces intermédiaires sont vidés des fibres à l'extérieur de la zone de broyage.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que la vidange des espaces intermédiaires est effectuée par la force centrifuge.

23. Procédé selon la revendication 20, 21 ou 22, caractérisé en ce qu'un des outils de broyage est un cylindre de broyage (3, 3', 3") et en ce que les autres outils de broyage sont des rouleaux de broyage (4, 4') disposés parallèlement à celui-ci, qui sont animés d'un mouvement de roulement sur la surface périphérique du cylindre de broyage (3, 3'). '

24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que le cylindre de broyage (3, 3', 3") est entraîné et en ce que les rouleaux de broyage (4, 4') tournent autour d'axes stationnaires.

25. Procédé selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que le cylindre de broyage (3', 3") est pourvu d'une surface poreuse cylindrique et en ce que les espaces intermédiaires se trouvent à la périphérie du rouleau de broyage.

26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que le cylindre de broyage (3, 3', 3") et les rouleaux de broyage (4, 4') sont essentiellement horizontaux et en ce que la direction du transport de la suspension à travers le dispositif de broyage utilisé est essentiellement celle du mouvement de la périphérie du cylindre de broyage.

27. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les forces de compression pour le broyage des fibres de papier ou de cellulose sont transmises à des surfaces sur lesquelles les outils de broyage roulent l'un sur l'autre.

28. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 27, caractérisé en ce que le diamètre du cylindre de broyage (3, 3', 3") vaut au moins 1,5 fois, de préférence au moins 2 fois le diamètre du rouleau de broyage (4, 4').

29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que les rouleaux de broyage sont disposés très près de la périphérie du cylindre de broyage (3, 3', 3"), de façon à former autant que possible de zones de broyage sur un cylindre de broyage.

30. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le broyage est exécuté sur une suspension conduite en permanence à travers le dispositif de broyage utilisé.

31. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la suspension aqueuse est envoyée dans le dispositif de broyage utilisé avec une consistance de 1 - 6 %.

32. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 30, caractérisé en ce que la suspension aqueuse est envoyée dans le dispositif de broyage utilisé avec une consistance de 6 - 15 %.

33. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 30, caractérisé en ce que la suspension aqueuse est envoyée dans le dispositif de broyage utilisé avec une consistance de 15 - 25 %.

34. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force, avec laquelle les outils de broyage formant chaque fois une zone de broyage sont comprimés, est réglable, en particulier réglable de manière différente pour différentes zones de broyage.

Zeichnung