專利名稱:在造紙機中使用的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種造紙機中在造紙機制備紙漿的連續過程中減少添加到過程中的添加劑的分散的方法，從而將包括纖維和過程液體且粘稠度不大于10％的可流動的紙漿引導到造紙機的料箱中。
本發明也涉及一種在造紙機紙漿制備方面的裝置，為的是限制在進一步的過程中添加劑的分散，這一過程包括用于粘稠度不大于10％且包括纖維材料和過程液體的可流動紙漿的一個入口，還涉及包括一個用于造紙機的料箱的閉合循環系統，以及用來添加所述添加劑的裝置。
在本專利申請中，造紙機定義為用來制造連續的紙幅(或卷筒紙)的機器。在本專利申請中使用的紙漿制備這個表述表示一種過程，該過程由包括纖維，通常為一種纖維素材料，并且具有或多或少穩定粘稠度的紙漿(或漿狀物質)開始，在混和的條件下制備出紙漿，以進一步傳送到料箱中，而紙漿包括不大于10％的纖維材料，通常至少1％，適當地為2到7％，并且通常為3到5％，以及添加的過程液體通常為水。典型地，這樣的紙漿制備包括一臺所謂的紙漿機，在此紙漿機中，在分解和攪動的過程中由一種纖維素過程中分解出纖維材料，并且使纖維材料與過程水混合。
背景技術：
傳統的造紙包括一種過程，在該過程中把基本上包括纖維材料和過程液體的紙漿引導到一個料箱中，為的是在一個細絲(網)上進行脫水。大量的后續步驟和裝置與此過程相關，包括粘稠度典型地為3到5％漿液的容器，從而在向上游的方向上將大多數過剩的液體引導回過程中。
在特殊品質的紙比如裝飾紙，著色的紙或者其它級別的紙的生產中，把貴重的、也許是對過程敏感的添加劑比如二氧化鈦(TiO2)，顏料或者類似的常常很昂貴的成分添加到過程中，這樣就出現了一個問題，即這些添加劑在過程中的保存度很低，從而，所謂的白水典型地可能包含高至1％或者更多這樣的添加劑。為了回收這些添加劑，傳統的過程包括借助于例如在回收裝置中的漂浮進行回收，在此之后，在紙漿制備中重復使用來自漂浮的清潔水。
在制造這種特殊品質的紙時，為了獲得與實際的造紙用的紙漿足夠的混合和接觸時間，通常在紙漿制備的過程中已經向過程添加所述添加劑。在實踐中，這意味著整個過程將實際上被徹底染上顏色。因此，在改變紙的等級時，過程必須在初始就達到一種平衡，這就要求很長的建立平衡的時間，同時顏色的改變要求對系統進行廣泛的清潔，并且造成材料的大量損失。即使這樣，著色的紙，包括用顏料著色的白紙，很難生產，特別是對于裝飾用紙確定正確的顏色很困難。此外，存在著這樣的事實，在這些條件下卷筒紙斷裂將造成不穩定。
因為例如裝飾用紙將在進一步的精加工中被浸漬，所以它的光學性質也將會改變。纖維和浸漬劑的折射率大致相同，因此，顏料的濃度，分布和光學性質這些因素對于產品的品質是決定性的。由于這個原因，常常需要在開始實際生產之前先進行一種測試的多層制品，而這要花費大約半小時，在這個期間內，紙漿在機器的一個循環中流動。
因此，借助于在本申請人的國際專利申請No.PCT/FI93/00214，PCT/FI94/00578，PCT/FI96/00052和PCT/FI01/00365中公開的裝置可以部分地更有效地實現這一過程，但是，仍然存在某些問題，盡管所述裝置使得對于每種特別的用途選擇適用的白水成為可能。然而，在典型的傳統過程中，對于每100千克紙將有大約20到30千克的添加劑二氧化鈦(TiO2)通過纖維回收裝置(也見下面的表I)。在采用漂浮技術的傳統纖維回收工廠中，化工產品將造成結團，這將降低顏料的光學效果。因此，二氧化鈦將失去光學效果，還有一部分將會例如以系統中的沉積物的形式損失。此外，當然還存在有由于分開的裝置所造成的有關纖維回收，投資和運行成本，以及取決于系統的污染和清理的成本的缺點，還有與先有技術相關的回收裝置要求更復雜的過程化學的缺點。
發明內容因此，本發明的目的是避免至今與顏料的使用相關的缺點，特別是與紙張等級改變相關的缺點。
本發明基于以下令人驚奇的實現而構成，通過在過程的早期階段提高紙漿的粘稠度，在實踐中切斷在傳統的造紙中被稱為長循環的裝置是可能的，這種長循環即一個循環系統，在該系統中，按照傳統安排的白水可以由造紙機的細絲(網)凹陷在系統中向上游流動直到添加紙漿的部位，例如到紙漿機。通過中斷這個循環，可以防止貴重的添加劑向上游方向流動，例如防止二氧化鈦和其它顏料的流動，否則，這些二氧化鈦或者其它顏料可能會部分地損失掉，并且可能部分地污染整個過程鏈。
在所附的獨立的權利要求
的各個特征部分中公開了本發明的特點，而從屬的權利要求
公開了本發明的有利實施例。因此，按照本發明的方法的特征在于，在引入所述添加劑之前且適宜地在一個分開的過程階段中，通過除去過程液體把紙漿的粘稠度提高到大于10％的數值，其中，在過程中將這些過程液體向上游傳送，同時在過程方向上在下游添加補充的過程液體，這些液體可能適當地包含添加劑。
相應地，按照本發明的過程的特征在于，在過程的方向上看，在用來引入添加劑的裝置之前，但是在所述入口之后設置分離裝置，由此，這些分離裝置設置成使得過程液體與可流動的紙漿分離，從而紙漿的粘稠度將提高到大于10％值，在某些情況下甚至有利地高至50％。本發明的裝置進一步包括一個裝置，用來將已經與紙漿分離的過程液體向上游傳輸進入過程中，還包括一個裝置，用來在下游引入來自所述循環的過程液體，為的是補充被分離的過程液體。這種過程液體可能包含或多或少的添加劑。
下面將參考著一些有利的實施例和附圖更詳細地描述本發明，在附圖中圖1作為一個原理圖示出了按照本發明的一個實施例的裝置(或布置)；以及圖2總體地示出了按照一個特別有利的實施例的造紙機裝置。
具體實施方式按照圖1，一個造紙機典型地包括一個用于包含纖維的材料即纖維素的入口，這種材料通常以干燥薄片的形式提供，或者在所謂的集成化工廠中直接從一個纖維素工廠以包含纖維的過程液體形式提供。如果進來的材料的形式為薄片，過程(或加工處理)以包括所謂的紙漿機2的紙漿制備開始，在該紙漿機中使薄片分解，并且與例如來自罐3的過程液體混合，以形成所謂的原料或者造紙用的紙漿。紙漿通過不同的過程(或加工處理)階段4a，4b，4c，4d，4e...等等，在本文中這些階段基本上與發明是不相關的，且在最后，通過造紙機的料箱5將紙漿散布到一個細絲(網)6上。該細絲(網)穿過一機器7，在那里通過抽吸將很大一部分的過程液體以所謂的白水的形式排出，而借助于加壓裝置9和干燥將保持濕氣的紙漿逐漸地做成紙。
白水除了包含水以外也在某種程度上包含化工產品，這些化工產品將會保留在紙中。過程水帶著這些化工產品，在一些過程階段為了稀釋的目的在所謂的短循環中對于某些部分使用這種過程水，例如這些過程階段需要所述化工產品，或者在這些過程階段中所述化工產品在任何情況下僅只會造成非常小的損害。在不同的過程和清潔階段中清潔用于其它目的的白水，一方面為了回收化工產品，另一方面為了獲得清潔的水，這些清潔的水可以在過程的其它部分中使用。然而，每個這樣的清潔過程在某種程度上是不完全的，并且附加地需要能量、時間和裝置。
特別是對于特殊的紙比如裝飾用紙和其它的有顏色的紙，制造的量相對較少。這使得這些等級的紙的生產在集成化的造紙工廠中相當地沒有收益，并且由于這個原因，特殊等級的紙常常在基本上以干薄片的形式接受纖維材料的造紙廠中生產，這樣將在過程的開始就已經需要過程液體。在已知的過程中，通常，這種過程液體以所述長循環的形式從清潔的白水中提取。然而，在實踐中，這種清潔的過程液體也包含或多或少部分的雜質，即，主要是屬于過程的某個其它部分的材料。對于有顏色的紙來說，這些雜質中的一部分除了其它以外由顏料比如二氧化鈦構成，為了混合得好，常常在紙漿機1中就已經添加了這些顏料，從而系統實際上將被徹底染上顏色。在例如改變成一種不同的顏色時，與這些昂貴的作為沉積物沉積在系統的不同部分(或部件)上的成分相結合的這種狀況例如對于有顏色的紙來說實際上將會造成這種情形，在可以制造后面的等級的紙之前必須清潔整個系統。
按照本發明的系統與上面描述的已知技術有本質上的不同。通過至少在過程的一個部位引入分離裝置暫時地提高紙漿的粘稠度，從而實現過程液體的另外的分離8，8a，這將中斷這些包含貴重的添加劑的過程液體在系統中反向的長程流動。較早期的分離僅只為了防止干擾后面過程的化工產品向下游流動才采用，而也可以以對應的方式防止貴重的添加劑污染上游的構思是相當新穎的。
在表I中給出了本發明背后的原理，在該表中借助于一方面關于按照先有技術的典型過程(T)和另一方面按照本發明一個實施例的過程(U)的紙漿粘稠度(以％(百分比)表示)，體積(“X”為每千克紙漿中液體的升數)和干物質(以千克表示)示出在系統的不同部分內材料的平衡，其中A表示在按照先有技術的過程的初始階段1...4a紙漿的數值，A1表示在按照本發明的分離8之后紙漿的數值，B表示在料箱5中的情況，C表示當紙離開加壓裝置9時的情況，D表示“剩余的水”即在水可以再次使用之前必須對它清潔的水，而E表示在短循環中的情況表I
由上面的表I很明顯地看出，每100千克紙有大約20到30千克的TiO2通過纖維回收裝置10，而當按照本發明暫時地提高紙漿的粘稠度時，包含TiO2的剩余水的體積和分配給它的干物質將大大減少。
在實踐中，借助于由例如纖維素的生產，漂白和脫色本質上已經知道的濃縮技術可以有利地實現除去過程液體的分離。這樣的裝置常常能夠提高包含纖維的紙漿的粘稠度，由2％到10％的初始值，在現在的情況下典型地在大約4％到6％的量級，提高到甚至高至50％的最后值，并且可能甚至更高。
按照一個有利的實施例，借助于一個加壓裝置實現分離，這樣的加壓最好在打漿4c之前進行。在進行濃縮的階段進行加壓可以有利地在其類型本質上已經知道的螺旋壓機或者帶狀壓機8a中進行，從而在加壓之后的軟泥狀的紙漿中干物質含量大于10％，特別是在20％到50％的范圍內，適宜為25％到40％，最好至少為30％。
在加壓過程中分離出來的過程液體在上游方向被傳送回11過程中，適宜地返回到紙漿機2中。適宜用從造紙機的循環中提取的數量基本上對應的液體在一個散布裝置12中替代已經由過程中分離出來的液體13。這最好在按照本申請人的國際專利申請No PCT/FI99/00143的裝置中進行，或者替代地借助于一種螺旋裝置或者某種其它類型的混合裝置來進行。為了獲得最佳的相互混合，最好在過程方向上、基本上直接在分離裝置8，8a之后設置散布裝置12。
按照本發明的一個有利的實施例，重要的添加劑比如非常昂貴的顏料和著色劑的主要引入14與把液體添加到散布裝置12中聯系起來進行(見圖2)，這樣在濃縮之后在盡可能早的階段實現添加劑的有效的相互混合。圖2示出了也可以在過程中的較后階段引入添加劑14，14b。因為添加劑的至少一部分的引入有利地與引入替代的液體13的引入同時進行，所以，如果替代的液體取自添加劑的剩余含量可能甚至更高的那部分過程，將幾乎沒有什么結果。
實踐中，上面討論過的其中紙漿的粘稠度將提高的裝置將會產生這樣的情況，除去和返回過程液體對于引入這樣的添加劑材料來說是“騰出空間”，人們希望防止向上游方向分散，其中，這種除去和返回功能上說在某種意義上屬于較早的過程階段。從而，可以把隨后的添加劑材料以及因此例如過程的著了色的部分限制在造紙機的短循環，而保持長循環沒有貴重的材料和/或造成污染的材料，使其達到可能需要這樣的線路(或回路)的程度。
因為在按照圖2的特殊有利的實施例中系統基本上是自清潔的，所以在實踐中可以很好地提供不同成分的白水，并且提供相當清潔的剩余液體，達到在系統的其它部分對這些液體需要的程度。因此，可以為了這些需要選擇正確的清潔程度，這進一步減少了貴重的添加劑材料的損失。可以在一個精細的過濾器中處理仍然保留的數量很小的剩余水，提供噴霧水等，從而使濾餅返回到散布裝置。
因此，圖2示出了一種特別有利的裝置，在這種裝置中，在材料的濃度盡可能低的一個部位使由系統提取的水轉換方向。按照這個實施例，可以通過在已經形成纖維卷筒、從而該纖維卷筒起過濾器的作用的一個部位在細絲(網)下面設置一個抽吸箱15降低這個濃度。使這個抽吸箱15以不高的真空度工作，從而實現仔細的過濾，并且獲得非常清潔的白水。這個過濾過程減少了材料的數量，使得可以將這種白水正常地引導16到溢流裝置17，而不需要任何附加的回收裝置。
借助于按照本發明的裝置，可以實現貴重添加劑的接近100％的保留，同時，不再需要例如單獨的回收裝置，減少在進行測試的層壓步驟期間的無負載運行，并且縮短在改變顏色之后的建立新顏色的時間。
在上面已經公開了本發明的某些有利的實施例，但是對于本領域技術人員來說這一點是很清楚的，在所附的權利要求
書的范圍以內也可以以許多其它的方式實現本發明。
權利要求
1.一種用來減少在造紙機中制備紙漿時引入到一個連續過程中的添加劑的分散的方法，其中將包括纖維和過程液體并粘稠度不大于10％的可流動紙漿傳輸到造紙機的料箱(5)，其特征在于，在引入所述添加劑(14)之前通過除去(8，8a)過程液體并且向上游傳送(11)所述液體把紙漿的粘稠度提高到大于10％的數值，同時在下游添加補充的過程液體(13)。
2.按照權利要求
1所述的方法，其特征在于，通過將所述過程液體與所述紙漿分開，適宜地借助于加壓裝置(8，8a)提高所述紙漿的粘稠度，使得所述紙漿與干物質的含量為20％到50％相對應，適宜地為大約25％到40％，最好至少30％，同時將所述過程液體傳送(11)到上游返回到所述過程中。
3.按照權利要求
1或2所述的方法，其特征在于，在向前朝向所述料箱(5)傳送所述紙漿之前，由所述造紙機的短循環中以包含所述過程液體的添加劑的形式添加(13)補充的液體。
4.按照權利要求
1到3中任一項所述的方法，其特征在于，與已經提高粘稠度的所述紙漿的散布(12)聯系起來所述引入添加劑以及適宜地引入(13)所述補充的過程液體。
5.按照權利要求
1到4中任一項所述的方法，其特征在于，所述添加劑包括顏料或其它的著色劑。
6.一種在造紙機制備紙漿方面的裝置，用來限制添加劑在進一步的過程中在上游分散，其中所述過程包括用于粘稠度不大于10％、并且包括纖維材料和過程液體的可流動紙漿的入口(1，2)，封閉起來的循環系統包括用于所述造紙機的細絲網的料箱(5)以及用來引入所述添加劑的裝置，其特征在于，在過程的方向上在用于引入添加劑的裝置之前、但在所述入口(1，2)之后設置分離裝置(8，8a)，所述分離裝置(8，8a)設置成將所述過程液體與可流動的紙漿分離，使得所述紙漿的粘稠度提高到大于10％，裝置(11)用來將已經與所述紙漿分離的所述過程液體向上游傳輸到所述過程中，已經裝置(13)用來在下游引入來自所述封閉起來的系統的所述過程液體，為的是補充被分離的所述過程液體。
7.按照權利要求
6所述的裝置，其特征在于，所述分離裝置(8，8a)適宜地借助于加壓裝置能夠提高包含纖維的紙漿的粘稠度，由2％到10％的初始值，典型地量級大約為4％到6％，提高到20％到50％的最后值，適宜地為25％到40％，最好至少30％。
8.按照權利要求
6或7所述的裝置，其特征在于，所述裝置(13)設置成與用于添加劑的所述入口聯系起來、或者在所述入口之后添加(14)來自所述造紙機的短循環系統的補充水。
9.按照權利要求
6到8中任一項所述的裝置，其特征在于，散布裝置(12)設置成，適宜在添加(13)所述補充的過程液體之后，重新散布已經將過量的液體分離的紙漿，因此最好與所述散布裝置(12)聯系起來設置用來引入所述添加劑的裝置(14)，從而適宜地在所述過程的方向上基本上緊挨在所述分開裝置(8，8a)之后設置所述散布裝置(12)。
10.按照權利要求
6到9中任一項所述的裝置，其特征在于，在細絲網(6)的一部分處設置真空度不高的分離的抽吸箱(15)，在那部分細絲網已經形成了纖維卷筒，并且，裝置(16)設置成用來將水由這樣的分開的抽吸箱(15)在系統中向上朝向單獨的溢流管(17)傳送。
專利摘要
一種用來減少在造紙機制備紙漿時引入過程中的添加劑的分散的方法。將包括纖維和過程液體且粘稠度不大于10％的可流動紙漿朝向造紙機的料箱(5)傳輸。在引入添加劑(14)之前，通過除去過程液體(8)且向上游方向傳送這些液體(11)把紙漿的粘稠度提高到大于10％的數值，同時在下游引入補充的過程液體(13)。一種在造紙機中的裝置，在該裝置中，在過程的方向上在引入添加劑的裝置(14)之前設置分離裝置(8)。該裝置還包括裝置(11)，用來將已經與紙漿分離的過程液體向上游傳輸到過程中，還包括裝置(13)，用來在下游引入來自短循環的過程液體，為的是補充被分離的過程液體。
文檔編號D21H21/20GK1997794SQ20058002165
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月28日
發明者P·O·梅南德, R·尼卡南, K·梅恩 申請人:珀姆技術有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan