[发明专利]用填料填充含于悬浮液中的纤维或纤维素的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用通过化学沉淀反应产生的填料填充含于悬浮液中的纤维或纤维素的方法和设备，其中，制备含预定的固体浓度的呈悬浮液形态的纤维或纤维素。

在制备纤维幅面，特别是纸幅或纸板幅时，填料如特别是沉淀碳酸钙(PCC-precipitated calcium carbonate)或经破碎或研磨的碳酸钙(GCC-groundcalcium carbonate)是常用的物质，其用于减少纤维含量和改进纤维幅面的光学特性。

市售的PCC-填料或GCC-填料是作为纸厂或纸板厂辅助装置的特定的制备运行中产生的物料。但PCC的在线制备从未受到重视，这归因于制备PCC所需的特别的工艺特性。相反PCC或GCC是作为散料或呈悬浮液运输到纸厂或纸板厂。

用添加剂如填料填充含于悬浮液中的纤维或纤维素例如可通过化学沉淀反应即特别是通过所谓的“填料填充纤维^TM”过程来进行，如其描述于US-5223090A中。在该“填料填充纤维^TM”过程中，在纤维材料的湿润的纤维表面上填充至少一种添加剂、特别是填料。这时该纤维例如经碳酸钙填充。为此在湿的散裂的纤维材料中如此加入氧化钙和/或氢氧化钙，以使其至少部分与纤维材料中存在的水结合。对经如此处理的纤维材料接着优选在剪切场中施加二氧化碳。

例如由德国专利申请公开说明书DE10204254A1中已知一种其于上述美国专利US-5223090A发展出来的用于填充含于悬浮液中的纤维的改进方法。该用沉淀产物填充的纤维经研磨以使该沉淀产物细粒的最大尺寸约为0.05-5μm，这时结晶沉淀产物细粒的产生是直接在浆料制备生产线中以在线-过程进行。

此外，由德国专利申请公开说明书DE10107448A1已知一种用通过化学沉淀反应产生的填料填充含于悬浮液中的纤维或纤维素的方法和设备。其中，将该含纤维的悬浮液送入泵式分散器，并在其中施加切剪力，以将较大的纤维聚集体破碎成较小的或甚至是单根纤维。同时该泵式分散器也用作化学沉淀反应的反应器。

此外由德国专利申请公开说明书DE10120526A1已知一种制备纤维素的方法，该纤维素进一步用于制备纤维幅面，特别是纸幅或纸板幅。其中，该通过纤维素制备过程所得的纤维素首先通过化学沉淀反应被填充以添加剂，优选按已提及的US5223090进行，接着干燥已经填充过的纤维素，并准备进一步应用或使其成为运送形式。

现有技术中所述方法的共同特征在于，石灰乳[Ca(OH)₂；在水中漂浮或悬浮的溶解态石灰；氢氧化钙；石灰水合物；消石灰]或熟石灰首先与含于悬浮液中的纤维或纤维素接触亦即混合，之后才导入二氧化碳引发化学沉淀反应。

这些所述方法的缺点特别在于，其仅具有小的效率，因为石灰乳或熟石灰占据了纤维或纤维素的表面，由此阻碍二氧化碳的通过。在表面上的化学沉淀反应仅在导入的二氧化碳扩散穿透石灰乳或熟石灰层后才有可能。这减弱了在纤维内部(内腔)表面的填充。最后仅较少部分的沉淀碳酸钙(PCC)淀积在表面上。其余的碳酸钙(PCC)未经结合并呈游离态。

本发明的目的是提供一种对于上述类型方法的改进方法，其一方面可确保尽可能完全和快速的化学反应，另一方面确保对纤维(内和外)或纤维素表面的有效填充。此外还提供一种对于上述类型设备的改进设备，该设备可连续、有效和经济地进行相关的化学反应。

上述目的在本发明的方法中通过下述特征来实现：

-将二氧化碳加入呈悬浮液形态的纤维或纤维素中，

-经加入二氧化碳的呈悬浮液形式的纤维或纤维素优选在至少一个反应器中与石灰乳或熟石灰相混合，引发化学沉淀反应并在很大程度上、优选完全地完成该反应。

本发明以这种方法完美实现了上述目的。

在添加石灰乳或熟石灰之前通过在悬浮液状的纤维或纤维素上添加或积聚二氧化碳可一方面实现尽可能完全和快速的化学反应，另一方面实现对纤维(内和外)或纤维素的表面的有效填充。在添加石灰乳或熟石灰时直接引发化学反应，并由此对填充过程产生非常有利的影响。实现碳酸钙对纤维内和外或纤维素内外最大程度的结合和包覆。

尤其可按照已提及的德国专利申请公开说明书DE10120526A1所述，接着对该填充纤维素进行干燥，并准备进一步应用或使其成为运送形式。该纤维素可以团状、卷状或相似形式准备进一步应用或运送。该纤维素本身例如可按硫酸盐法和/或按硫化物法制备。

在填充时，该石灰乳成熟石灰在导入二氧化碳的情况下以形成结晶结构的形式发生反应。