FI105109B - Menetelmä ja sovitelma puumateriaalin kuiduttamiseksi - Google Patents

Description

105109

Menetelmä ja sovitelma puumateriaalin kuiduttamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä puumateriaalin kuiduttamiseksi, jossa menetelmässä puumateriaali pienennetään kappaleiksi, ne kostutetaan 5 nesteellä ja kostutetut kappaleet kuidutetaan painamalla pienennetty puumateriaali liikkuvaa hiomapintaa vasten.

Edelleen keksinnön kohteena on sovitelma puumateriaalin kuiduttamiseksi hiomakoneessa, johon sovitelmaan kuuluu akselinsa ympäri pyörivä hiomakivi, jossa on ainakin yksi hiomapinta, välineet puumateriaalin pienentä-10 miseksi kappaleiksi, välineet tikkumaisten kappaleiden kostuttamiseksi nesteellä ja syöttövälineet kostutettujen kappaleiden syöttämiseksi hiomapintaa vasten.

Paperia ja kartonkia valmistettaessa käytetään raaka-aineena kuitumateriaaleja, pääasiassa puuta, josta muodostetaan sopivaa raaka-ainetta 15 mekaanisesti kuiduttamalla se kuitumassaksi tai keittämällä kemikaalien kanssa selluksi. Mekaanisessa kuidutuksessa käytetään hiomakoneita tai erilaisia jauhimia kuten kuumahiertimiä yms. Edelleen haketta on mahdollista hioa hiomakoneilla. Tällaisia ratkaisuja on tunnettu muun muassa Fl-patentista 70 606 ja 70 936 sekä SE-patentista 453 352. Hiottaessa hakemateriaalia on on-20 gelmana se, että se asettuu varsin sattumanvaraisiin asentoihin syötön aikana, jolloin hiomakiven pintaan osuessaan hakkeessa olevat kuidut voivat olla jopa lähes kohtisuoraan hiomakiveä kohti. Tällöin hakkeesta ei synny käyttökelpoista paperikuitua, vaan pelkästään kuitupölyä, mikä heikentää hionnan kannattavuutta. Samoin kuituraaka-aineen kuitupituus laskee merkittävästi ja : 25 siten saatavan kuitumassan käyttöominaisuudet saattavat olla varsin heikot.

Tunnetuissa ratkaisuissa ei kuitujen orientoituminen ole mitenkään ennalta määriteltävissä ja siten puuhakkeen tai vastaavalla tavalla pienennetyn puu-materiaalin käyttö kuitumassavalmistuksessa ei ole kilpailukykyinen nykyisillä hiontamenetelmillä.

30 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetel mä ja sovitelma kuitumassan valmistamiseksi hiomakoneessa, jolla saadaan aikaisempaa laadukkaampaa kuitumassaa. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että puumateriaali pienennetään pitkänomaisiksi tikkumai-siksi kappaleiksi ja että tikkumaiset kappaleet syötetään syöttövälineiden 35 avulla hiomakiven hiomapintaa vasten kuitujen irrottamiseksi tikkumaisista kappaleista ja siten puumateriaalin kuiduttamiseksi.

2 705709

Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on ominaista, että välineisiin puumateriaalin pienentämiseksi kuuluu välineet puumateriaalin pienentämiseksi tikkumaisiksi kappaleiksi.

Keksinnön olennainen ajatus on, että puumateriaali revitään tai 5 muulla tavalla muodostetaan pitkänomaisiksi tikkumaisiksi kappaleiksi, jonka jälkeen tämä muodostunut materiaali kostutetaan, liotetaan tai kuumennetaan sopivaan lämpötilaan, jonka jälkeen pehmennyt materiaali syötetään hiomaki-velle, jolloin tikkumaiset raaka-ainekappaleet asettuvat helposti niin, että kuidut ovat olennaisesti hiomapinnan suuntaiset ja siten kuidut saadaan irtoa-10 maan, hionnassa pitkinä käyttökelpoisina kuituina.

Keksinnön etuna on, että tällä tavalla esikäsiteltyä puuraaka-ainetta voidaan helposti ja sujuvasti syöttää erilaisilla ruuvisyöttölaitteilla tai vastaavilla ilman, että ne katkeilevat syötön aikana ja lisäksi ne asettuvat pitkänomaisen muotonsa ansiosta helposti hiomakiven pinnan suuntaiseksi niin, että hionta 15 tapahtuu kuitujen irrottamisen kannalta hyvin ja tehokkaasti samalla säilyttäen kuitujen muodon. Pitkänomainen muoto varmistaa myös, että nämä tikkumaiset kappaleet pysyvät hyvin kiinni hiottavan aineksen muodostamassa syöttö-tulpassa ja näin kuidut saavat tehokkaan hiontakäsittelyn. Edelleen keksinnön etuna on, että keksintöä on helppo soveltaa niin paineettomissa kuin pai-20 neenalaisissa hiomakoneissakin, jolloin eri tarkoituksia varten tarvittavan kuidun ominaisuuksia voidaan helposti saatua säädetyksi kutakin käyttökohdetta varten erikseen. Vielä keksinnön etuna on, että kuitumassan lajittelussa erottunut rejekti voidaan palauttaa takaisin hiontaan, jolloin erillistä rejektijauhinta tai vastaavaa ei erikseen välttämättä tarvita.

25 Keksintöä selostetaan lähemmin oheisessa piirustuksessa, jossa kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista menetelmää lohkokaaviona ja kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaisen sovitelman toteutusmuotoa.

30 Kuviossa 1 on kaavamaisesti esitetty eräs keksinnön mukaisen me netelmän sovellutus lohkokaaviona. Menetelmän alkuvaiheessa 1 kadutettava puumateriaali voidaan pienentää pienemmäksi esimerkiksi hakettamalla, höyläämällä, murskaamalla tai muulla vastaavalla tavalla, jotta sitä pystytään helposti käsittelemään menetelmän kannalta sopivalla tavalla. Täten käsitelty 35 puu pienennetään sen jälkeen erillisessä pienentimessä kuten karkeammille välyksille säädetyssä jauhimessa tai vastaavassa tikkumaisiksi kappaleiksi, joiden poikkimitta on muutamia millimetrejä ja pituus tyypillisesti 4 - 40 cm.

3 105109 Tämä tapahtuu vaiheessa 2. Vaiheet 1 ja 2 voidaan mahdollisesti yhdistää yhdeksi käsittelyvaiheeksi. Tikuttamisen jälkeen muodostunut tikkumainen materiaali kastellaan vaiheessa 3 sopivalla impregnointiliuoksella kuten vedellä tai muulla tällaisella liuoksella, joka ei vaadi erikseen regeneroivia prosessin jäl-5 keen. Impregnoinnin yhteydessä tai välittömästi sen jälkeen erillisessä kuu-mentimessa märkä tikkumainen materiaali kuumennetaan tarvittaessa niin, että se pehmenee taipuisaksi, jolloin materiaalin jatkokäsittely ei aiheuta tik-kumaisen materiaalin tarpeetonta katkeilemista. Vaiheessa 4 impregnoitu ja tarvittaessa kuumennettu materiaali syötetään hiomakoneen hiomaelintä vas-10 ten syöttövälineillä kuten esimerkiksi ruuvisyöttimillä tai hydraulimäntien avulla, jolloin tikkumaiset materiaalikappaleet muotonsa vuoksi helposti asettuvat hiomapinnan suuntaisiksi ja niistä saadaan kuidut irtoamaan suhteellisen pitkinä ilman merkittävää kuitupölyn ja lyhyiden kuitujen muodostumista. Hionnan jälkeen muodostunutta kuitumassaa voidaan edelleen vaiheessa 5 käsitellä eri 15 tavoin lajittelemalla ja, mikäli kyseessä on toteutusmuoto, missä ainakin hionta, mutta myös mahdollisesti impregnointi ja kuumennus tehdään ilmakehän painetta korkeamman paineen alaisena, on jatkokäsittelyssä myös mahdollista käyttää joko paineenalaista tai paineistamatonta lajittelijaa. Lajittelussa syntyvä rejekti puolestaan voidaan palauttaa takaisin käsittelyyn joko impregnointi-20 vaiheeseen, lämmitysvaiheeseen, hiontaan tai välittömästi takaisin lajittimeen. Mikäli rejekti palautetaan impregnointiin, lämmitysvaiheeseen tai hiontaan, saadaan kaikki kuitu käytännössä käytetyksi hyödyksi ja rejektin käsittely yksinkertaiseksi ja helpoksi. Lajittelun rejekti voidaan osittain tai kokonaan käsitellä myös tunnetuilla rejektin käsittelytavoilla.

: 25 Kuviossa 2 puolestaan on esitetty kaavamaisesti eräs keksinnön mukaisen sovitelman toteutusmuoto. Sovitelmassa on ensimmäisenä pienen-nysvälineet 6, joka voi olla joko suoraan pölleistä tikkumaista materiaalia tekevä laite tai laitteisto, joka tekee tikkumaista materiaalia hakkeesta. Pienen-nyslaitteen jälkeen on sovitelmassa impregnointiyksikkö 7, johon syötetään 30 tikkumainen materiaali sekä vettä tai muuta impregnointiin sopivaa liuosta, jota ei tarvitse erikseen poistaa prosessista kuidutuksen jälkeen. Impregnointiyksikkö voi olla joko ilmakehän paineessa oleva eli paineeton tai korkeammassa paineessa oleva paheellinen astia. Impregnointiyksikössä tikkumainen materiaali kastuu ja edullisemmin sitä samalla siinä yhteydessä kuumennetaan niin, 35 että kuitujen välissä olevat pehmenevät materiaalit kuten hemiselluloosa ja ligniini pehmenevät samoin kuin kuidut niin, että tikut eivät helposti katkeile. Tämän jälkeen impregnointiyksiköstä 7 kuuma ja märkä tikkumainen materiaali 4 105109 siirretään syöttövälineillä kuten ruuvikuljettimilla 8 eteenpäin syöttövälineille 9 kuviossa syöttöruuveille, joiden avulla märkä ja kuuma tikkumainen materiaali syötetään hiomakoneen hiomaelimen 10 pintaa vasten. Hiomakoneessa voidaan tavanomaiseen tapaan syöttää hiomakiveä vasten sopivan lämpöistä 5 vettä tai pääasiassa vettä sisältävää nestettä, millä edistetään toisaalta kuidun muodostusta ja toisaalta voidaan pitää hiomakiven pintaa puhtaana kuiduista. Samalla vesi tai vesipitoinen neste muodostaa hionnassa irronneiden kuitujen kanssa kuitumassan. Hiomaelin 10 on tyypillisesti tavanomainen hiomakivi, mikä pyörii hionnan aikana. Syöttövälineet 9 ja hiomakiven 10 käsittävät hio-10 makone voi edelleen toimia ilmakehän paineessa tai sitä korkeammassa paineessa. Hionnassa erottuneet kuidut johdetaan edelleen paineenalaisessa hionnassa mahdollisen puskusäiliön 11 kautta lajittimelle 12, joka puolestaan voi olla joko ilmakehän paineessa toimiva tai sitä korkeammassa paineessa toimiva läjitin. Mikäli sekä hiomakone että läjitin 12 toimivat ilmakehän painetta kor-15 keamman paineen alaisena, ei puskusäiliötä tässä välissä tarvita, vaikkakin sitä on mahdollista siinäkin käyttää. Lajittimelta 12 hyväksytty massajae eli ak-septi johdetaan eteenpäin jatkokäsittelyyn ja hylätty massajae eli rejekti palautetaan joko impgrenointiin, hiomakoneelle tai puskusäiliön 11 tulopuolelle. Näin ei aina tarvita erillistä rejektinkäsittelyä ja laitteita sitä varten, vaan liian 20 karkeat tikut ja kuidut saadaan palautetuksi uudelleen käsittelyyn ja siten olennaisesti kaikki prosessiin syötetty puukuitumateriaali saadaan käytetyksi prosessissa hyväksi.

Hiomaelin 10 voi olla pysty- tai vaaka-akselinen. Hiomapinta voi olla sylinterimäinen tai tasomainen ja siinä voi olla useita hiomapintoja. Samoin 25 hiomakoneen syöttövälineisiin voi kuulua yksi tai useampia syöttölaitteita, joiden avulla tikkumaista puumateriaalia voidaan syöttää hiottavaksi. Syötön yhteydessä on mahdollista poistaa tikkumaisesta materiaalista vettä esimerkiksi syöttöruuvien ympärillä olevien syöttökanavien seiniin tehtyjen reikien tai muiden sinänsä tunnettujen ratkaisujen avulla. Yhtenä kokonaisuutena toimivan 30 impgrenoinnin ja kuumennuksen sijaan voidaan impgrenointi suorittaa erikseen ja kuumennus vasta sen jälkeen erillisenä vaiheena, mikäli se prosessi-syistä osoittautuu tarpeelliseksi. Puskusäiliössä 11 puolestaan saadaan mahdolliset vielä jäljellä olevat rejektiin kerääntyvät tikkumaiset kappaleet ainakin osittain hajoamaan paineen laskiessa pienemmäksi, mikä yksinkertaistaa ja 35 helpottaa niiden jatkokäsittelyä.

Keksintöä on edellä selityksessä ja piirustuksessa esitetty vain esimerkinomaisesti eikä sitä millään tavoin rajoitettu siihen. Olennaista on, että 105109 5 puumateriaali pienennetään ensin tikkumaiseksi poikkimitoiltaan muutaman millimetrin suuruiseksi ja pituudeltaan tyypillisesti 4 - 40 cm pitkiksi kappaleiksi, jotka sen jälkeen kastellaan ja tarvittaessa kuumennetaan niin, että ne saadaan syötetyksi olennaisesti ehjinä pitkinä tikkumaisina kappaleina sekä kulje-5 tinten että syöttölaitteiden läpi ja asettumaan hiomaelimen pinnan suuntaisesti niin, että saadaan mahdollisimman tehokkaasti pitkiä paperin tai kartongin valmistukseen sopivia kuituja.

Claims (17)

1. Menetelmä puumateriaalin kuiduttamiseksi, jossa menetelmässä puumateriaali pienennetään (2) kappaleiksi, ne kostutetaan (3) nesteellä ja 5 kostutetut kappaleet kuidutetaan painamalla pienennetty puumateriaali liikkuvaa hiomapintaa vasten, tunnettu siitä, että puumateriaali pienennetään pitkänomaisiksi tikkumaisiksi kappaleiksi ja että tikkumaiset kappaleet syötetään (4) syöttövälineiden avulla hiomakiven hiomapintaa vasten kuitujen irrottamiseksi tikkumaisista kappaleista ja siten puumateriaalin kuiduttamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puumateriaali pienennetään poikkimitoiltaan muutaman millimetrin ja pituudeltaan 4 - 40 cm pitkiksi tikkumaisiksi kappaleiksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tikkumaiset kappaleet kostutetaan pääasiassa vettä sisältävällä 15 nesteellä.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tikkumaiset kappaleet ennen niiden hiomista kuumennetaan sellaiseen lämpötilaan, että niissä oleva lämmön vaikutuksesta pehmenevät materiaalit pehmenevät, minkä jälkeen vasta kuumat ja pehmenneet 20 tikkumaiset kappaleet hiomakiven pintaa vasten.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tikkumaiset kappaleet kuumennetaan vähintään 80°C lämpötilaan.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kostuttaminen ja kuumennus tapahtuvat ilmakehän painetta korke- 25 ämmässä paineessa ja että tikkumaiset kappaleet kuumennetaan yli 100°C lämpötilaan.

6 105T09 Patenttivaati mu kset

7. Sovitelma puumateriaalin kuiduttamiseksi hiomakoneessa, johon sovitelmaan kuuluu akselinsa ympäri pyörivä hiomakivi (10), jossa on ainakin yksi hiomapinta, välineet puumateriaalin pienentämiseksi kappaleiksi, välineet 30 (7) tikkumaisten kappaleiden kostuttamiseksi nesteellä ja syöttövälineet (9) kostutettujen kappaleiden syöttämiseksi hiomapintaa vasten, tunnettu siitä, että välineisiin puumateriaalin pienentämiseksi kuuluu välineet (6) puumateriaalin pienentämiseksi tikkumaisiksi kappaleiksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että 35 siihen kuuluu säiliö (7), mihin tikkumaiset kappaleet pienennyksen jälkeen syötetään ja välineet pääasiassa vettä sisältävän nesteen syöttämiseksi säili- 105109 öön tikkumaisten kappaleiden kostuttamista varten.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu välineet kostutettujen tikkumaisten kappaleiden kuumentamiseksi ennen niiden johtamista syöttövälineille.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että välineet kostutettujen tikkumaisten kappaleiden kuumentamiseksi on sovitettu mainittuun säiliöön kuumentamaan tikkumaiset kappaleet niiden säiliössä olo aikana.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, 10 että välineet kostutettujen tikkumaisten kappaleiden kuumentamiseksi käsittävät erillisen kuumentimen, johon kostutetut tikkumaiset kappaleet mainitusta säiliöstä johdetaan niiden kuumentamista varten.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 7-11 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu syöttövälineet (8) kostutettujen ja mahdollisesti 15 kuumennettujen tikkumaisten kappaleiden siirtämiseksi syöttövälineille (9), joille kuumat tikkumaiset kappaleet syötetään hiomakiven hiomapintaa vasten.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 7-12 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu läjitin (12), johon hiomakoneessa muodostunut kuitumassa johdetaan lajiteltavaksi ja että siinä on välineet lajittelussa erottu- 20 neen rejektin palauttamiseksi takaisin kuidutusprosessiin.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu välineet hiomakoneen paineistamiseksi ja hionnan suorittamiseksi ilmakehän painetta korkeamman paineen alaisena.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, ’ 25 että siihen kuuluu erillinen puskusäiliö (11), johon hiomakoneessa muodostu nut kuitumassa johdetaan ennen sen johtamista lajitteluun.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu välineet puskusäiliössä (11) olevan kuitumassan paineen laskemiseksi hiomakoneen painetta alhaisempaa paineeseen.

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että läjitin (12) on sovitettu toimimaan ilmakehän painetta korkeammassa paineessa. 8 105109