DE2609727A1

DE2609727A1 - Refine-einrichtung

Info

Publication number: DE2609727A1
Application number: DE19762609727
Authority: DE
Inventors: Per Viking Peterson
Original assignee: SCA Development AB
Current assignee: SCA Development AB
Priority date: 1975-03-12
Filing date: 1976-03-09
Publication date: 1976-09-23
Also published as: FR2303898A1; NO148560B; FI59436B; NO148560C; JPS5643155B2; FI59436C; SE7502787L; NO760859L; US4039154A; FI760597A; JPS51109310A; BR7601466A; CA1026607A

Description

Die Erfindung betrifft eine Refine-Einrichtung, insbesondere ein Refine-Element für Refiner. Holzspäne , die möglicherweise mit Wärme und/oder Chemikalien vorbehandelt worden ist, wird in sogenannten Refinern defibriert. Diese Refiner werden jedoch ebenfalls zum Refinen von Cellulose und Holzschliff der verschiedensten Arten verwendet, wenn die Papiereigenschaften dieser Materialien durch eine mechanische Behandluig gewonnen werden. Die Defibrierung oder das Refinen haben die Gemeinsamkeit, daß die Behandlung des Fasermaterials während des Durchlaufs durch den Refiner auf mechanische Art und Weise durchgeführt wird. Diese Behandlung ergibt sich hierbei dadurch, daß das Fasermaterial nach seiner Einleitung in den Refiner durch verschiedenartig ausgestaltete ;· Lurichtun-

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gen den Refiner über einen engen Spalt zwischen zwei Bearbeitungsflächen verläßt, die hierfür entsprechend ausgestaltet sind und beispielsweise Stege und dazwischenliegende Ausnehmungen bzw. Kanäle aufweisen. Durch die Drehbewegung der einen Arbeitsfläche oder auch manchmal durch die Relativbewegung bei der Drehbewegung beider Arbeitsflächen wird das Material entsprechend bearbeitet, und das bearbeitete Material tritt aus dem Refiner unter Ausnutzung der Rotationskräfte aus. Die Refiner können sogenannte Scheibenrefiner oder auch sogenannte Kegelrefiner sein.

Die Intensität und die Art der Behandlung des Fasermaterials ist unter anderem durch die Ausgestaltung der Stege und Ausnehmungen an den Arbeitsflächen sowie durch die Abmessung des Spaltes bestimmt. Ein gewisser allmählicher Abrieb der Refine-Flächen ist unvermeidlich. Aus wartungstechnischen Gesichtspunkten heraus ist deshalb ein Scheibenrefiner mit austauschbaren Refine-Elementen ausgerüstet, die von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden können, wenn ein derartig hoher Verschleiß aufgetreten ist, daß Betriebsstörungen zu befürchten sind, oder wenn das beim Refinen behandelte Material nicht zufriedenstellend ist. Bei der Herstellung der Refine-Elemente werden musterartige Oberflächen mit entsprechenden Abschnitten gefertigt, die entsprechend der in dem Refiner auszuführenden Bearbeitung ausgelegt sind. Die Energieübertragung von den Refine-Elementen mit den Stegen zu dem Fasermaterial erfolgt teilweise über die Kanten und teilweise über die Oberflächen der Stege.

An den Stegen ist das Fasermaterial Kompressions- und Scherkräften ausgesetzt. Die höchsten Kompressionskräfte treten hierbei dann auf, wenn das Material zwischen den Kanten der Stege eingeklemmt ist, während hohe Scherkräfte dann auftreten, wenn das Material zwischen den Oberflächen der Stege gerieben bzw. gemahlen wird.

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Bei der Auflösung des Materials bzw. bei der Freilegung desselben bis zur Einzelfaser wirken überwiegend die Kompressionskräfte ein. Um die entsprechenden Papiereigenschaften der freigelegten Fasern zu erzeugen, ist eine Weiterbehandlung der Fasern erforderlich. Diese Behandlung hat zum Ziel, daß die freigelegten Fasern aufsplittern oder entleimt werden. Diese Behandlung wird durch die erzeugten Scherkräfte bewirkt, da bei zu hohen Kompressionskräften in dieser Behandlungsstufe leicht ein Brechen der Fasern verursacht wird, wodurch die Papieredgenschaften des refinten Materials vollständig zerstört werden.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Refine-Element, das beim Refinen des Fasermaterials eine entsprechende Verteilung der Kompressions- und Scherkräfte gewährleistet, so daß die Papiereigenschaften des Fasermaterials möglichst ausreichend ausgenutzt werden.

Die Erfindung ermöglicht somit, daß durch das Refinen in einem Arbeitsgang ein Faserbrei erhalten werden kann, der direkt zur Papierherstellung weiterverarbeitet werden kann.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Refine-Einrichtung zum Refinen von Fasermaterial mit Bearbeitungseinrichtungen, die an verschiedenen Refine-Zonen in Materialdurchflußrichtung durch den Refiner angeordnet sind, dadurch aus, daß in der letzten Refine-Zone das Verhältnis von Bearbeitungsfläche der Bearbeitungseinrichtung zu den dazwischen liegenden Vertiefungen größer als das entsprechende Verhältnis in einer vorhergehenden Refine-Zone ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erörtert.

Fig. 1 und 2 sind Draufsichten einer Refine-Einrichtung

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gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 bis 6 sind Schnittansichten entlang den Linien III-III bis VI-VI in den Fig. 1 und 2.

Die Refine-Elemente 1 in Fig. 1 bzw. 2 in Fig. 2 sind in einer Zone, die die gesamte Fläche eines Scheibenrefiners überdeckt, an einem kreisförmigen, scheibenähnlichen Halter mit Hilfe von Schrauben fest angebracht, die in Gewindelöcher 3 in der rückwärtigen Fläche der Refine-Elemente eingeschraubt sind. Die Refine-Elemente 1,2 weisen eine innere Zufuhrzone 4 auf, in der breite Stege mit großen Abständen angeordnet sind. Diese Zone 4 führt das eingeleitete Material zu den außen liegenden, darauffolgenden Refine-Zonen. Eine gewisse Zerlegung des Fasermaterials tritt auch in dieser Zufuhrzone auf.

Wie in Fig. 1 dargestellt, schließen sich an die Zufuhrzone 4 zwei Refine-Zonen 6 und 7 an. Die innen liegende Refine-Zone 6 weist eine Anordnung von Stegen 8 und Ausnehmungen bzw. Kanäle 9 auf, die wesentlich dichter als in der äußeren Zone angeordnet sind, d.h. die innen liegende Refine-Zone 6 weist anzahlmäßig mehr und schmalere Stege als die äußere Refine-Zone 7 auf.

Bei der innen liegenden Refine-Zone 6 sind die Ausnehmungen bzw. Kanäle 9 zwischen den Oberflächen der Stege 8 zusätzlich breiter als die Breite der Stegflächen, während bei der außen liegenden Refine-Zone 7 das Verhältnis von Stegen 10 zu Ausnehmungen 11 gerade umgekehrt ist.

In der innen liegenden Refine-Zone 6 wird das Fasermaterial nahezu bis zur Einzelfaser durch die Wirkung der Kompressionskräfte zerlegt. Da die höchsten Druckkräfte auftreten, wenn das Material zwischen den Kanten der Stege eingeklemmt ist, ist die Zerlegung des Fasermaterials infolge der dichteren Anordnung der Stege und Ausnehmungen in der innen liegenden Mahlzone 6 wesentlich effektiver.

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In der außen liegenden Refine-Zone 7 tritt eine weitere Behandlung der Fasern zur Erzeugung der Papiereigenschaften auf. Diese Behandlung, die insbesondere durch das Reiben bzw. Mahlen des Materials zwischen den Oberflächen der Stege bewirkt wird, läßt sich wesentlich effketiver bei relativ breiten Flächen durchführen.

Die Auslegung der Refine-Zonen gemäß der Erfindung ermöglicht, daß die Papiereigenschaften des Fasermaterials ungehindert zur Geltung kommen können, und daß das Refinen in einem Arbeitsgang zu einem Faserbrei erfolgen kann, der direkt zur Weiterverarbeitung zu Papier geeignet ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 weist das Refine-Element eine weitere Refine-Zone 12 auf, die Stege 13 und Ausnehmungen 14 enthält und zwischen den beiden Refine-Zonen 6' und 7' mit Stegen 8¹ und entsprechend 10' sind Ausnehmungen 9' und entsprechend 11» angeordnet _r wobei . die vorstehenden Zonen den Refine-Zonen des Refine-Elements, das in Fig. 1 gezeigt ist, entsprechen. Die Stege 13 und Ausnehmungen 14 in der Refine-Zone weisen dieselbe Breite auf, und die Dichte der Anordnung liegt zwischen den Dichten der Anordnungen in den Refine-Zonen 6¹ und 7'.

Mit Hilfe dieses Refine-Elements kann die Zerlegung und Bearbeitung des Fasermaterials allmählich hintereinander durchgeführt werden, was bei einigen Anwendungsfällen erforderlich sein kann.

Ferner kann die Reihenfolge der Refine-Zonen derart abgeändert werden, daß eine Refine-Zone mit einer dichteren Anordnung der Stege und Ausnehmungen außerhalb einer Refine-Zone angeordnet ist, die eine dichtere Anordnung aufweist. Hierbei ist jedoch von ausschlaggebender Bedeutung, daß die am äußersten liegende Refine-Zone breitere Stege enthält als diejenigen, die in wenigstens einer der vorhergehenden Refine-Zone angeordnet sind.

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Die Breite der Ausnehmung kann auch von einer Refine-Zone zur ' anderen in der Zufuhrrichtung abnehmen, da die Transportkräfte infolge der Zentrifugalkraft nach außen hin zunehmen, und die Abmessungen des Fasermaterials durch die Bearbeitung abnehmen. Zu breite Ausnehmungen bergen jedoch die Gefahr in sich, daß Splitter im Material zu dem Refine-Spalt gelangen.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten .Ausführungsform der Erfindung kann die letzte Refine-Zone des Refine-Elements auch ohne Vertiefungen ausgebildet sein, wobei jedoch die Arbeitsfläche eine ungleichmäßige und unregelmäßige MikroStruktur aufweist. Dies kann mit Hilfe einer chemischen oder mechanischen Behandlung, wie z.B. Ätzen, Elektrolysieren oder Schleifen, wenn eine entsprechend dafür geeignete Legierung für das Refine-Element verwendet wird, erhalten werden.

Die letzte Refine-Zone kann ebenfalls auch eine Arbeitsfläche mit Vertiefungen aufweisen, die nicht radial in Reihen angeordnet sein müssen, die jedoch mehr oder weniger gleichmäßig über die Oberfläche verteilt angeordnet sind. Hierdurch wird bewirkt, daß das Material die Arbeitsfläche passiert, so daß ein effektives Mahlen oder Reiben sichergestellt ist. Die Vertiefungen können in Größe und Gestalt verschieden ausgelegt sein.

Wenn die letzte Refine-Zone keine Ausnehmungen oder Vertiefungen aufweist, reicht es aus, wenn eines oder beide der damit zusammenwirkenden Refine-Elemente in dieser Art ausgelegt ist, während das andere Element Stege und Ausnehmungen auf v/eist, durch die die Dampfweiterleitung durch den Refine-Spalt erleichtert werden kann. Wenn die Dampfweiterleitung nicht so schwierig ist, kann auch das zweite Refine-Element ohne Ausnehmungen ausgebildet sein.

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Claims

Patentansprüche

1. . Refine-Einrichtung zum Refinen von Fasermaterial, mit Be- _., arbeitungseinrichtungen, die in verschiedenen Refine-Zonen in Materialdurchlaufrichtung des Refiners angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Bearbeitungsfläche (1O,1O^l) der Bearbeitungseinrichtungen zu den dazwischen liegenden Vertiefungen (11,11·) in der äußersten Refine-Zone (7,7') größer als das entsprechende Verhältnis in einer vorhergehenden Refine-Zone (6,6',12) ist.

2. Refine-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Refine-Einrichtung an einem kreisförmigen, scheibenähnlichen Halter in einer Zone, die die gesamte Scheibenfläche überdeckt, angeordnet ist.

3. Refine-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinrichtungen in Form von Stegen mit dazwischen liegenden Ausnehmungen ausgebildet sind, und daß die Stege (10,1O¹) in der letzten Refine-Zone (7»7^!) breiter als die Ausnehmungen (11,11·) sind, während in wenigstens einer vorhergehenden Refine-Zone (6,6·) die Stege (8,8·) schmäler als die Ausnehmungen (9,9*) sind.

4. Refine-Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Stege in der letzten Refine-Zone (7,7') kleiner als jene in wenigstens einer vorhergehenden Refine-Zone (6,6«,12) ist.

5. Refine-Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ausnehmungen von einer Refine-

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Zone zu der anderen in Materialdurchflußrichtung abnimmt.

6. Refine-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Refine-Zone eine Bearbeitungsfläche besitzt, die sich über die gesamte Refine-Zone erstreckt.

7. Refine-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Refine-Zone eine Bearbeitungsfläche aufweist, auf der die Vertiefungen unregelmäßig ausgebildet sind.

8. Refine-Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine innen liegende Zufuhrzone (4) zum Zuleiten des Fasermaterials und wenigstens zwei darauffolgende Refine-Zonen (6,7 bzw. 6',12, 7¹) vorgesehen sind.

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