Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Aufbereitung von Papierfaser- Rohstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren dieser Art werden benutzt, um die Papierfaser-Rohstoffe so weit aufzubereiten, dass sie auch zur Herstellung von besonders dünnen Papieren verwendet werden können. Dabei sind unter solchen Papieren insbesondere sogenannte SC- und LWC-Papiere zu verstehen, d.h. Papiersorten, die durch Superkalander (SC) geglättet oder als dünne Papierbahn mit Strich versehen (LWC) werden sollen. In der Regel werden diese Sorten als grafische Papiere eingesetzt, bei denen bekanntlich die Qualitätsanforderungen besonders hoch sind. Da solche Papiere relativ dünn sind, oft nur ein Zehntel Millimeter dick nach dem Satinieren, ist es wichtig, dass die Rohstoffe nur solche Fasern enthalten, die bei diesen dünnen Blattformen nicht störend hervortreten oder das Papier ungleichmäßig erscheinen lassen. Es ist auch zu vermeiden, dass weiche Zellstofffasem durch harte Fasern oder harte Faserbruchstücke beim Satinieren so sehr zusammengedrückt werden, dass die Opazität verloren geht („Schwarzsatinage").

Da aber bekanntlich die Bestrebung besteht, auch bei hochwertigen Papiersorten preiswerte, z.B. holzstoffhaltige Rohstoffe einzusetzen, ist dieses Problem nicht immer leicht zu lösen. Holzstoffhaltige Rohstoffe können Altpapier, frischer Holzstoff oder eine Mischung aus beiden sein. Holzstofffasern werden gewonnen, indem das ^' Holz entweder mechanisch (MP) oder thermisch-mechanisch (TMP) oder mechanisch unter Zuhilfenahme von Chemikalien (CTMP) bearbeitet wird. Im Gegensatz dazu sind chemisch aufgeschlossene Zellstoffe (CP) zu sehen, die sich bekanntlich durch eine hohe Flexibilität der Fasern auszeichnen.

Auch holzfreie Zellstoffe können harte, steife Fasern enthalten, die bei der Herstellung von dünnen Papieren stören.

Um bei Einsatz von solchen Rohstoffen eine gute Oberflächenqualität zu erzielen, ist es daher meist erforderlich, durch klassische Mahlverfahren den Faserstoff so weit zu zerkleinern, dass ein sauberes dünnes Blatt daraus gebildet werden kann. Hierbei geht oft ein großer Teil des Festigkeitspotentials der Fasern verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Papierfaser-Rohstoffen, insbesondere holzstoffhaltigen Rohstoffen, wie z.B. Altpapier, zu schaffen, mit dem unter weitestgehender Schonung der Fasern ein Papierfaserstoff erzeugt werden kann, der den bereits erwähnten Anforderungen genügt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die beschriebenen Verfahrensschritte ist ein weitgehender Erhalt der Faserlänge möglich, da gezielt solche Fasern herausfraktioniert werden, deren

Beschaffenheit, insbesondere Dicke und/oder Steifigkeit für den angegebenen

Zweck noch ungeeignet sind; sie werden dann mit der Kompressionsmahlung einem besonders schonenden Mahlverfahren unterzogen, dessen spezifische

Wirkung darin liegt, die Fasern flexibler zu machen, ohne ihre Länge wesentlich zu reduzieren.

Bei einem Kompressions-Mahlverfahren werden die Mahlfiächen gegeneinander gedrückt und so bewegt, dass in der Mahlzone eine möglichst geringe Relativgeschwindigkeit zwischen den Mahlflächen und dem Faserstoff herrscht. Dadurch wird eine mahlende Scherbeanspruchung der Zellstofffasern weitestgehend vermieden. Die Mahlung, also Veränderung der Fasern erfolgt fast

ausschließlich durch Kompression und Entspannung. Das hat drei wichtige Vorteile:

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.

Die Kompressionsmahlung wird eingehend in der DE 102 36 692 beschrieben.

Je nach Art und Ausmahlungsgrad der eingesetzten Rohstoffe (Altpapier oder native Stoffe) kann das Verfahren mit weiteren Mahlschritten kombiniert werden.

Die Fraktionierung lässt sich in Drucksortierern mit Schlitz- oder Lochsieben bei ca. 3 bis 4 % Stoffdichte (Feststoffgehalt) durchführen (eventuell auch 1 bis 1 ,5 %). Dabei können die Siebe eine glatte Oberfläche haben.

Statt der Schlitzfraktionierung kann auch eine Hydrozyklon-Fraktionierung durchgeführt werden, bei der mit Hilfe von starken Zentrifugalfeldern und Randeffekten an der Innenwand des Hydrozyklons steife Fasern, vor allem aber Faserbruchstücke, in den Überlauf gelangen. Das sind gerade die Teile, die im Wesentlichen aus dem Holzstoff stammen und immer noch zu steif und/oder zu dick sind. Oft sind sie auch weniger stark gequollen und daher spezifisch deutlich schwerer als die Suspension. Für die Hydrozyklon-Fraktionierung liegt der günstigste Bereich bei ca. 1 % Stoffdichte.

Die Fraktionierung kann mehrstufig erfolgen, um die Trennschärfe zu erhöhen. Auch die Kombination von Siebvorrichtungen und Hydrozyklonen (z.B. in zwei aufeinander folgenden Stufen) kann besondere Vorteile bieten. Beide Verfahren haben oft unterschiedliche Trenncharakteristik, so dass eine Kombination zu einer besseren Trennschärfe führen kann. Dabei bietet die Wahl der Reihenfolge eine weitere Einflussmöglichkeit auf die Fraktionierwirkung.

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

Figur 1 : ein exemplarisches Verfahrensschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 2: schematisch ein Beispiel einer für das Verfahren geeigneten

Mahlvorrichtung.

Das in Fig. 1 gezeigte Verfahrensschema stellt die wesentlichen Verfahrensschritte der Erfindung an Hand eines Beispiels dar. Die Faserstoffsuspension S, aufgelöst z.B. im Stofflöser, und nach einer Störstoffentfernung wird in eine Fraktionierung 1 eingeführt. Diese ist z.B. eine Nasssiebung, die mit sehr kleinen Schlitzen, deren Weite vorzugsweise ca. 0,1 bis 0,2 mm beträgt, arbeitet. Solche Schlitze lassen mit der Feinfraktion 2 nur weiche und dünne Fasern passieren, was zur Folge hat, dass die harten, starren noch nicht für die gewünschte Papierqualität geeigneten Fasern im Überlauf 3 der Fraktionierung 1 aufkonzentriert werden. Dieser wird dann in einem speziellen Mahlverfahren, der Kompressionsmahlung 4, besonders schonend gemahlen. Die Mahlvorrichtung ist hier nur angedeutet. Die Mahlenergie liefert ein Motor 15.

In Fig. 2 ist als Beispiel eine Mahlvorrichtung für die Kompressionsmahlung gezeigt, mit der das Verfahren ausgeführt werden kann. Sie weist einen liegenden Mahlzylinder 7 auf, in dem sich mehrere gleichmäßig über den Umfang angeordnete Mahlwalzen 8 befinden. Gezeichnet sind in dieser Darstellung fünf Mahlwalzen 8. Ihre gesamte Anzahl beträgt 8. Die Mahlwalzen sind jeweils mit einer größeren Anzahl von Mahlleisten 9 versehen, die man auch als Messer bezeichnen kann. Bei Durchführung des Verfahrens bildet sich zwischen Mahlwalze 8 und Mahlzylinder 7 jeweils eine Mahlzone, und zwar an der Stellej an der sich die Innenwand des Mahlzylinders 7 und die Mahlleisten 9 am nächsten sind. Um die nötige Mahlkraft zu erzeugen, werden die Mahlwalzen 8 radial gegen die Innenwand des Mahlzylinders 7 angedrückt. Exemplarisch ist dazu eine Feder 10 eingezeichnet. Selbstverständlich können auch andere Kraft erzeugende Systeme, z.B. ein pneumatischer oder hydraulischer Druckzylinder verwendet

werden. Die Mahlwalzen 8 sind rotierbar mit raumfesten Drehachsen gelagert. Sie können z.B. über zwei axial in den Mahlzylinder hineinreichende Ständer 11 fixiert werden. Der Mahlzylinder 7 wird durch eine Antriebswalze 12 in Rotation versetzt. Es gibt aber auch andere Antriebsmöglichkeiten. Die Mahlwalzen 8 benötigen keinen eigenen Antrieb, da sie an der Innenwand des Mahlzylinders 7 in Rotation versetzt werden. Das bedeutet eine wesentliche Vereinfachung der Mahlvorrichtung.

Die wässrig suspendierten Papierfasern werden mit Hilfe von einer oder mehreren Rohrleitungen 13 in die Nähe der Innenwand gebracht. Eine solche Rohrleitung

13 ist hier schematisch an einer Stelle eingezeichnet, an der zur besseren

Übersichtlichkeit die Mahlwalzen nicht dargestellt sind. Die wässrigen suspendierten Papierfasern legen sich in Folge der Rotation des Mahlzylinders 7 als Faserstoffschicht 14 an dessen Innenwand an. Da sowohl die Rohrleitung 13 als auch der Ständer 11 raumfest angeordnet sind, ist es leicht möglich, die

Rohrleitungen 13 zentral vom Ständer 11 aus mit Suspension S zu versorgen. Die aus der Rohrleitung 13 austretende Faserstoffsuspension S wird in

Umfangsrichtung beschleunigt und verteilt sich auf die Innenwand des

Mahlzylinders 7. Sie gelangt dann in eine Mahlzone, gebildet zwischen einer mit Mahlleisten 9 versehenen Mahlwalze 8 und der Innenwand des Mahlzylinders 7.

Diese in Fig. 2 beschriebene Vorrichtung ist aus der DE 103 37 921 bekannt.

Es sind auch andere Mahlvorrichtungen zur Durchführung der Kompressionsmahlung denkbar. Auf diesem Gebiet ist die technische Entwicklung noch nicht abgeschlossen.