NO803020L - Fremgangsmaate ved fremstilling av tremasse, samt anordning for utoevelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for fremstilling av mekanisk masse av lignocellu-loseholdige materialer, ved at materialet presses mot minst et slipeområde på den ene eller andre endeoverflate av en slipeskive som roterer rundt en mot skivens endeflater rettet aksel.

Fremgangsmåten er en videreutvikling av fremgangsmåten ifølge svensk patentsøknad nr. 7905942-4. Ved denne fremgangsmåte utgjøres råvarer på samme måte som den velkjente stenslipning av rundved eller såkalt kubb, d.v.s. hele stokker oppdelt til en bestemt lengde. At man delvis anvender den plane ende-overflaten på en mønstret stålskive istedenfor den bøyde manteloverflaten på en sylindrisk slipesten og delvis ut-fører slipningen under overatmosfærisk trykk innebærer for-deler som er utførlig beskrevet i den nevnte patentsøknad. At fremgangsmåten er begrenset til rundved er imidlertid .fra et råvaresynspunkt en ulempe, idet man ikke kan utnytte avfall fra sagbruk, såsom flis, kutt, mindreverdig ved og sterk krokvokset ved etc.. Tilsvarende fremgangsmåter for fremstilling av mekanisk masse av treflis er basert på prin-sippet med to i forhold til hverandre roterende maleskiver. Flisen innmates vanligvis under damptrykk i spalten mellom to skiver, hvor den ene beveger seg fritt. Se eksempelvis svensk patent nr. 341.322. Ved delvis påvirkning av de begge riflede skiverdelvis den innbyrdes friksjon mellom flispartiklene under deres intensive, turbulente be-vegelse i malespalten, frilegges og fibrilleres fibrene ut fra det av dampen oppmykede vedforband. Derved erholdes en masse som med hensyn til fiberlengde og styrkeegenskaper ér overlegen alle andre typer av industrielt fremstilte mekaniske masser. Som følge av dette kan det innspares vesentlig på den dyrere kjemiske armeringsmasse i papiret. En slik såkalt termomekanisk masse krever imidlertid meget energi og skiveraffinøren og maleskivene må fremstilles med stor presisjon og stabilitet, hvilket er nødvendig for at de store maleskivene skal fungere tilfredsstillende ved den høye rotasjonshastighet og med den lille maleskiveavstand som er nødvendig.

Maksimal styrke for den mekaniske masse er særskilt ønskelig for avispapir som utsettes for store påkjenninger i de hur-tiggående avispapirmaskiner og trykkpressene. For andre papirkvaliteter eksempelvis flerfarget dyptrykkpapir er imid- : lertid trykkegenskapene minst like viktige. Man kan da an-vende en masse med kortere fibre og et høyere innhold av fin-fraksjoner som gir en jevnere overflate og en høyere opasi-tet enn en langfibret masse.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å fremstille en slik massetype med lavt energiforbruk og å unngå stenslipning-ens ulemper i konstruktivt henseende og begrensningen til rundved. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved fremgangsmåten og anordningen som er særpreget ved det som er angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen fremgår ytterligere av patentkravene og den etterfølgende beskrivelse av en utførelsesform av denne.

I fig. 1 vises et vertikalsnitt i aksialplanet gjennom en anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et vertikalsnitt av den samme, sett i aksiell retning. Fig. 3 viser et tilsvarende snitt som i fig. 2 av en alternativ utførelsesform. Fig. 4a og 5a viser forskjellige utførelsesformer av slipeskivenes mønstring, mens fig. 4b og 5b viser tilsvarende snitt etter linjene IV-IV og V-V i henholdsvis figurene 4a og 5a.

Som det fremgår av fig. 1 og 2 er en sirkulær slipeskive 1 montert på en horisontal akse 2 som oppebæres av lagrene 3 og bringes til rotasjon av motoren 4. Lagrene kan også oppta aksielle krefter i begge retninger. Slipeskivene er på begge de plane endeoverflåtene forsynt med mønster 5 i form av opphøyninger såsom eksempelvis vist på fig. 4a og 5a. Mønsteret er utført i stål, støpejern, hardmetall eller annet materiale med god slitebestandighet.

Slipeskiven er innelukket i et hus 6 med damptilførsel 7, åtte vanninnløp 8 og en åpning 9 nedentil som er forbundet med en trykktank .10. I huset finnes ytterligere anordnet åpninger for åtte stykker flisinnløp 11, idet fire er plassert symmetrisk mot hverandre på hver side av slipesi-: dens to endeflater. Til hvert flisinnløp er anordnet en skruemater 12 med en konisk skrue 13 som er innført i et konisk skrurør 14 og roteres av en motor M med variabelt turtall. Skruerøret går over i et pluggrør 15 som utvider seg i matningsretningen for å gi en større slipeoverflate og er ført gjennom åpningen 11 og inn i huset og munner ut ved slipeoverflaten 5.

Flisen faller ned i skruemateren gjennom sluket 16 og komprimeres under transport til slipeskiven til en damptett, kontinuerlig plugg eller kort streng. Komprimeringsgraden bestemmes av skruen og skrurørets konisitet. Flispluggen oppvarmes og oppmykes av trykkdampen i huset 6. Når flisbitene er i kontakt med opphøyningene på slipeoverflaten 5 nedbrytes de til fiberbunter eller enkeltfibere. og fiberfragmenter. Disse blandes med varmt vann som sprøytes på slipeoverflaten gjennom innløpene 8. Fiber-vann-blandingen eller massen transporteres av sentrifugalkraften ut til slipeskivens periferi, hvor de oppsamles i huset 6 og faller ned gjennom åpningen 9 i trykktanken 10 og utblåses gjennom ventilen 17 til atmosfæren. Trykktanken er også forsynt med et dampavløp med en ventil 18 for avdrag av even-tuell overskuddsdamp. Massen behandles deretter videre ved at den på vanlig måte siles, virvelsorteres og foredles til papir, kartong etc.

Det ønskede overtrykk i huset opprettholdes ved innføring av damp gjennom innløpet 7. Trykket kan holdes mellom 100 og 400 til 1000 kPa absolutt, og det mest passende trykk er 150 - 250 kPa absolutt. Den tilsvarende temperatur i huset blir da 110 - 130°C. Ved denne temperatur oppmykes ligninet mellom fibrene slik at de løsgjøres relativt uska-dede. Flisbitene er fiksert i forskjellige fiberretninger i motsetning til slipning av rundved hvor fibrene ligger i parallelle med slipeoverflaten, eller ved flisraffinering, hvor flisbitene er bevegelige. P.g.a. dette oppnås en kortfibret masse med høyt innhold av finstoff. Som nevnt ovenfor kan dette imidlertid for visse papirkvaliteter være en fordel og .ved blanding av forskjellige massetyper kan man ' erholde en passende kombinasjon av styrke, trykkbarhet etc.

I Energiforbruket for fremstilling av en kortfibret masse blir

også vesentlig lavere enn for en langfibret masse med den

høyeste styrke. P.g.a. av fiberflisenes dimensjoner med største utstrekning i fiberretningen vil de imidlertid ved komprimering .og anpresning mot slipeskivene "legge seg ned", d.v.s. atde hovedsakelig orienterer seg med fiberretningen i slipeskivens plan.

Andelen fibere som slipes med fiberretningen vinkelrett på skivens plan blir derfor liten. Massen har derfor en utpre-get fiberkarakter selv om den gjennomsnittlige fiberlengde i som nevnt ikke blir den lengste. En viktig faktor for bi-beholdelse av fiberstrukturen er trykkatmosfæren. Denne . kombinasjon av høy fuktighet og høy temperatur som derved erholdes er gunstig for fibrenes frilegning. Andre fakto-rer som er bestemmende for massens kvalitet er mengden av sprøytevann, skivemønsteret, skivens rotasjonshastighet, anlegningstrykk. av flispluggen mot slipeskiven etc. Det sistnevnte bestemmes ved regulering av skruematerenes 12 turtall. Når skruenes turtall økes økes også anleggstryk-ket. Massen blir da grovere, dvs. grov- og langfraksjonene øker, og mengden av finstoff avtar. Massens avvanningsmot-stand minskes og samtidig økes produksjonen og belastningen på slipemotoren.

Passende drives alle skruematerne 12 med samme turtall ved hjelp av en felles hastighetsregulering. Om massens fin-hetsgrad skal varieres innen meget vide grenser, vil slipe-motorens effekt bli dårlig utnyttet ved fremstilling av de fineste massekvalitetene eller også vil motoren bli over-belastet når man fremstiller den groveste massen. I det sistnevnte tilfellet kan man slå av noen av skruematerne, men man bør alltid ha mot hverandre liggende matere i drift. Derved blir.slipeskiven 1 aksielt utbalansert, hvilket er ; en stor fordel med hensyn til lagerbelastningen og skivenes utbøyning. Det er nemlig viktig at avstanden mellom flis-pluggrørets innerkant og'utspringene på slipeskiven er så liten som mulig, slik at ikke udefibrerte fiberfragmenter smetter imellom og havner i massen. Denne avstand kan jus-teres avhengig av slipeoverflatens slipning ved at pluggrø- ■ ret 15's innerdel gjøres innstillbart i aksiell retning.

Dette lettes ved at slipeoverflaten er plan.

; Fig. 3 viser en alternativ utførelsesform med to matere og to flisinntak 11 istedenfor fire mot hver av slipeskivenes plane endeoverflater. Denne utførelsesform utnytter ikke en like stor del av den tilgjengelige slipeoverflate, men er enklere og derfor velegnet ved lav produksjonskapasitet. Flistilførselen til mateslukene blir derved også enklere

å anordne.

Fig. 4 viser en utførelsesform av•slipeskivens mønstring med utstikkende bommer 20, hovedsakelig radielt rettede. Oppdeling og bearbeiding av vedsubstansen utføres av disse bommer, i første rekke av de i rotasjonsretningen førende kanter. Sporene eller kanalene 21 mellom bommene sørger for transport av massen ved hjelp av sentrifugalkraften ut til skivens periferi. Fig. 5 viser et alternativt mønster med klakker 22 istedenfor bommer, plassert langs radier på skiveoverflaten. Bommene eller klakkenes høyde over slipeoverflaten er minst 1-2 mm og helst 3-5 mm. Mønsteret kan utføres i et stykke, men anordnes helst i form av et antall plater som monteres på slipeskiven og som utbyttes etter nedslipning.

Den ovenfor beskrevne utførelsesform av fremgangsmåten og anordningen kan modifiseres på mange måter. En, to, tre eller flere slipeområder kan anordnes på forskjellig måte ved den ene eller på begge slipeskivenes begge endeoverflater. Tilførselen av materialpartiklene til slipeoverflaten kan skje på forskjellig måte. Fastholdings-, komp-rimerings- og pressorganene kan være av en annen type, 'eksempelvis med trykkstempler eller kjeder. Overtrykket i huset kan opprettholdes ved hjelp av et annet trykkmedium enn vanndamp, eksempelvis ved hjelp av luft eller en inert gass. Slipeoverflaten kan eksempelvis være oppbygd av kjeramiske korn innbakt i et bindemiddel. Utslusningen av massen fra trykkhuset kan skje på forskjellige måter.

Materialet kan forbehandles på forskjellige måter, eksempelvis ved impregnering med forskjellige kjemikalietyper før oppmykning av fiberforbandet, endring av surhetsgraden (pH) eller før bleking. Kjemikaliene kan også tilsettes direkte under slipningen, passene oppløst i sprøytevannet. Materialet får imidlertid ikke brytes ned på kjemisk eller mekanisk måte slik at det mister sin karakter av distinkte partikler med de tilnærmede dimensjoner som angis i det etterfølgende. Denne aggregatform er nemlig nødvendig for at materialet skal kunne fastholdes under slipningen i motsetning til hva som er tilfelle ved raffinering.

Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte og en anordning for fremstilling av mekanisk masse av lignocelluloseholdig materiale, ved at materialet i bulkform, bestående av et stort antall'partikler, vanligvis treflis, under vanntilsetning fastholdes og presses mot i det minste et slipeområde på den ene eller andre endeoverflate av en slipeskive som roterer rundt en mot skiveendeflåtene vinkelrett anordnet aksel i et lukket hus som står under overtrykk. En passende partikkelstørrelse på materialet som skal anvendes ved utførelse av oppfinnelsen er en lengde i fiberretningen på ca. 20 - 30 mm, en bredde på ca. 10 - 20 mm og en tykkelse på ca. 5-10 mm, dvs. en flis-størrelse som normalt anvendes ved cellulosefremstilling.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av mekanisk masse fra et lignocelluloseholdig materiale ved å presse dette mot en slipeskive (1) som er roterbar rundt en sentral og vinkelrett mot slipeskivens begge endeflater gående aksel (2) , karakterisert ved at materialet tilføres i bulkform som partikler, fortrinnsvis såsom treflis, idet et stort antall materialpartikler samtidig fastholdes og komprimeres og under vanntilsetning presses mot ett eller flere slipeområder (5) på den ene eller begge av slipeskivenes endeoverflater og at skiven er omgitt av et lukket hus (6) som holdes under overtrykk.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trykket i huset (6) ved hjelp av vanndamp, luft eller inert gass holdes ved 100 - 1000 kPa absolutt, fortrinnsvis 150 - 250 kPa absolutt.

3. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-2, karakterisert ved at materialet innmates til slipeskiven (1) gjennom en eller flere åpninger (11) i huset (6) i form av en kontinuerlig, damptett plugg.

4. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge kravene 1-3, omfattende en mønstret slipeskive (1) som er roterbar rundt en sentral og vinkelrett mot slipeskivens begge endeflater gående aksel (2), organ (12) for å fast-holde, komprimere, anpresse og innmate lignocelluloseholdig materiale mot slipeskiven under vanntilsetning, karakterisert ved organ anordnet for samtidig å tilføre et stort antall materialpartikler såsom treflis til ett eller flere slipeområder (5) på den ene eller begge av slipeskivens endeoverflater, og av et om skiven lukket hus (6), som kan settes under trykk.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at huset er forsynt med én eller flere åpninger (11) gjennom hvilke materialet mates inn i form av en kontinuerlig, damptett plugg eller kort streng.

6. Anordning ifølge krav 5, karaki.tierisert av én eller flere i tilhørende skruerør (14) roterbare, komprimerende skruer (13) for innmatning og sammenpresning av materialet .til den kontinuerlige, damptette plugg ellér streng. ■

7. Anordning ifølge kravene 4-6, karakterisert ved at ved hver av slipeskivens (1) endeflater er anordnet ett eller flere materialinnløp (11) som er plassert midt mot tilsvarende innløp ved den andre ende-overf late .

8. Anordning ifølge kravene 4-7, karakterisert ved at slipeoverflaten eller slipeoverflåtene utgjøres av et mønstret, hardt og slitebestandig materiale såsom stål, støpejern, hardmetall eller kjeramiske korn sammenholdt med et-bindemiddel og at slipeoverf laten er forsynt med oppskytende slipeorgan i form av bommer eller klakker mellom hvilke dannes mot overflatens periferi rettede kanaler eller spor med fortrinnsvis radiell retning og at bommene eller klakkene over slipeoverflaten har en høyde på minst 1-2 mm, helst 3-5. mm.

9. ' Anordning ifølge' krav 8, karakterisert ved at slipeorganene er utformet på et. antall separate, utbyttbare plater.

10. Anordning ifølge kravene 4-9, karakterisert ved at trykkhusets (6) utløp (9) er forbundet med en lukket beholder (10) som står under det samme trykk som huset og har et utløp, som er forsynt med en ventil (17) eller annen anordning for massens utslus-ning fra beholderen til atmosfæren, idet utslusningen reguleres slik at det bibeholdes et massenivå i beholderen.