FI120743B - Menetelmä kuitumassan lajittelemiseksi ja kuitumassan lajitin - Google Patents

Description

Menetelmä kuitumassan lajittelemiseksi ja kuitumassan läjitin Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kuitumassan lajittelemiseksi ja kuitumassan läjitin. Menetelmä käsittää jauhetun selluloosakuitumas-5 san lajittelemisen siten, että se ei sisällä suuria partikkeleita, esimerkiksi kuitukimppuja. Lajiteltava selluloosakuitumassa muodostaa seoksen oleellisesti kaasumaisessa olomuodossa olevaa väliaineen kanssa, esimerkiksi höyryn tai ilman kanssa. Läjitin on laite edellä mainitun menetelmän toteuttamiseksi.

10

Tekniikan tasoa esitetään seuraavassa viittaamalla oheiseen kuvaan 1, joka esittää erilaisia kuitumassan lajittimia US 4,606,789 mukaan.

Julkaisussa US 4,606,789 esitetyssä menetelmässä on ainakin yksi 15 kuitumassan erottelija, joka erottelee hyväksyttävän kuitumassan raskaammista kappaleista, mm. tikuista. Lajittelevana voimana käytetään jauhimessa syntynyttä korkeapaineista höyryä, jonka mukana jauhettu kuitu kulkee ja johdetaan suurella nopeudella lajittelijaan.

20 Julkaisussa esitetään myös kolme eri vaihtoehtoa erotusastiaksi kuvan 1 mukaisesti: a) Kuitumassa tuodaan lajittelijaan 22 putkea 20 myöten, jolloin . t> hyväksyttävä kuitumassa poistuu lajittelijaan kuuluvan lie- ; */ 25 riön 68 kautta putkea 24 pitkin ja hylätty jae poistetaan ····* poistoruuvin 28 kautta putkea 30 pitkin.

• · · • · · ·· *·.*·: b) Kuitumassa tuodaan lajittelijaan 70 putkea 20 pitkin yläpäästään suljettuun lieriöön 72. Kuidut poistuvat lieriöstä 30 avonaisen alapään kautta. Tietyllä etäisyydellä lieriön ala puolella on ylöspäin suippeneva kartio 74, joka on saman-keskinen lieriön 72 kanssa. Kartio ohjaa kuitumassan sivulle ja hyväksyttävä massa poistuu poistoputken 76 kautta ja hylätty jae poistoruuvin 28 kautta putkea 30 myöten.

V-l 35 c) Kuitumassa tuodaan lajittelijaan 80 putkea 78 pitkin. Lajitte- .·*··. Iija perustuu siihen, että raskaammat partikkelit putoavat lä- hemmäksi syöttöputken 78 suuta kuin kevyemmät • · 2 partikkelit. Lajittelijan pohjalla on syöttöruuvit 82 ja 84, jotka on erotettu väliseinällä 86. Hylätty massa johdetaan poisto-kohtaan 88 ja hyväksytty massa poistokohtaan 90. Höyry poistetaan poistokohdan 92 kautta höyrysykloniin 94.

5

Saksalaisesta hakemusjulkaisusta DE 2012797 tunnetaan keskipakoisvoimaa hyväksi käyttävä läjitin, jota vastaa suomalainen patentti 55128. Lisäksi tunnetaan menetelmiä, joissa massavirta ohjataan sykloniin, jossa kuitujen erotus tapahtuu. Tällainen ratkaisu esitetään mm. juikai-10 sussa US 4,309,283.

Tunnettujen menetelmien ongelmia on lajittelussa käytettävä alhainen sakeus, noin 1 %. Lisäksi pitkät, taipuisat kuidut menevät helposti hylkyjakeen mukaan. Tämä on ongelma varsinkin TMP-prosessissa 15 (termomekaaninen massa), joka tuottaa pitkiä kuituja suhteellisen paljon verrattuna muihin mekaanisen massan valmistusmenetelmiin.

Keksinnön mukaisella menetelmällä pyritään välttämään tunnetun tekniikan haitat. Siten keksinnön mukaiselle menetelmälle on 20 tunnusomaista, että selluloosakuitumassan lajittelu tapahtuu vähintään 10 prosentin sakeudessa. Keksinnön mukaisen menetelmän lajittelijana toimii läjitin, jolle on tunnusomaista, että se on sylinterimäinen kammio, jonka halkaisijan suhde vaipan pituuteen on 1-10.

• · • · · : 25 Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella saavutetaan useita • · · —; etuja. Menetelmä toimii korkeassa sakeudessa, jolloin tarvitaan vä- hemmän veden pumppausta ja vesikiertoja. Samalla lajittelumenetelmä • · V·: myös yksinkertaistuu. Massan laatu paranee, koska läjitin erottelee te- 0 : hokkaasti karkeat lisäjauhatusta tarvitsevat kuidut hylkyjakeeseen ja :T: 30 taipuisat kuidut menevät hyväksyttyyn massaan. Pihka jää hienoainek seen, koska se ei pysty korkean sakeuden vuoksi levittäytymään kuitu-jen pinnalle.

* • · * v 1 Läjitin on yksinkertainen eikä sisällä liikkuvia osia, joten valmistus- ja V·: 35 huoltokustannukset ovat alhaisia. Lajittimen koko on pieni, koska lajitte- lu tapahtuu suurella nopeudella. Pienestä koosta johtuen lajittimen ··· : : ··· ♦ 3 valmistuskustannukset ovat pienet. Läjitin voi käyttää jauhimessa syntyvää höyryä lajitelevana voimana, joten erillisiä voimanlähteitä ei välttämättä tarvita.

5 Kuitumassan lajittelu tapahtuu vähintään 10 prosentin sakeudessa, edullisemmin vähintään 20 prosentin sakeudessa ja edullisimmin vähintään 40 prosentin sakeudessa. Toisaalta lajiteltavan aineksen sakeus saa olla korkeintaan 90 prosenttia, edullisemmin korkeintaan 80 prosenttia ja edullisimmin korkeintaan 60 prosenttia. Sakeudella 10 tarkoitetaan, kuinka paljon massaa on painoprosentteina massan ja veden seoksessa. Vesi on keksinnön mukaisessa menetelmässä höyrystyneessä muodossa.

Menetelmää kuitumassan lajittelemiseksi ja kuitumassan lajitinta selos-15 tetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 2 esittää lajittimen rakennetta poikkileikkauksena, kuva 3 esittää kaaviota massan kulusta lajittelun aikana, kuvat 4-7 esittävät erilaisia laite ratkaisuvaihtoehtoja siten, että kuvat 20 4a, 5a, 6a ja 7a esittävät lajitinta ylhäältä päin katsottuna ja kuvat 4b, 5b, 6b ja 7b esittävät vastaavaa lajitinta sivuku-vantona, ja kuva 8 esittää peräkkäin kytkettyjä lajittimia.

• · • · · ’· ·/ 25 Kuvan 2 mukaisesti lajittimen muodostaa sylinterimäinen kammio 1, ····’ jonka halkaisijan suhde vaipan pituuteen on välillä 1-10. Vaipan pituu- della tarkoitetaan sylinterimäisen kammion sivuseinien 6 ja 7 kohtisuo-*·.’*: raa etäisyyttä toisistaan. Tyypillinen kammion 1 halkaisija on noin 1 m ja vaipan pituus 0,2 m.

30

Syöttömassaa varten lajittimessa on syöttökohta. Syöttämässä S johde-taan jauhimelta 2 tangentiaalisesti syöttöputken 3 kautta kammioon 1, jossa massa saa pyörteisen liikkeen johtuen paineen alenemasta. Spi- • · * *. ( raalimaisesti pyörivässä massavirrassa keskellä kulkevan massan no- *·.*·: 35 peus on suurempi kuin laidoilla, jolloin hyväksytty massa joutuu läjitti- *”**· men keskelle ja hylätty massa lajittimen sylinterin sisäkehälle tai sen .···. välittömään läheisyyteen lajittimen sisällä. Lajittelu tapahtuu puukuitujen massan, koon ja kuidun pinta-alan perusteella.

» · 4

Hyväksyttyä ja hylättyä massaa varten lajittimessa on poistokohdat. Kuvan 3 mukaisesti hyväksytty massa A poistetaan sylinterin keskeltä poistoputkea 4 myöten ja hylätty massa R poistetaan sylinterin kehältä 5 poistoputkea 5 myöten. Hylätty massa R jauhetaan uudelleen jauhi-messa 2, josta se palautetaan uudelleen lajittimelle 1 syöttöputken 3 kautta. Syöttö- ja poistoputki voivat olla asennettuina erilaisiin asemiin sylinterin vaipan pituussuunnassa tai syöttö- ja poistoputkia voi olla useampia.

10

On myös mahdollista, että lajittimen sisään asennetaan raoilla varustettu sihtirumpu, jota pyöritetään sopivalla nopeudella, esimerkiksi nopeudella 3000 rpm. Sen pyörittämiseen ei välttämättä tarvita moottoria, vaan sen pyörittäminen voi tapahtua lajittimeen 15 syötettävän höyryn voimalla.

Kuvissa 4-7 on esitetty eräitä mahdollisia lajitinrakenteita. Syöttöputken 3 ja/tai poistoputken 5 halkaisija voi olla pienempi (kuvat 5 ja 7) tai yhtäsuuri (kuvat 4 ja 6) kuin kuin lajittimen 1 sylinterimäisen vaipan pituus. 20 Syöttöputki 3 ja/tai poistoputki 5 voivat olla asetettu eri tavoin toisiinsa nähden kuvien 4-7 mukaisesti.

Läjitin voidaan sijoittaa niin, että sylinterimäinen osuus kammiosta on ..... joko pysty- tai vaakasuorassa. Lajittimella voidaan lajitella kaikkia jau- : *. 25 hamalla valmistettuja selluloosakuitumassoja, mutta erityisen edullinen ···· se on käytettäessä suhteellisen pitkäkuituista massaa tuottavaa valmis- :···* tusprosessia, esimerkiksi TMP-prosessia.

• · · • ·* • · v : Massan syöttö lajittimeen tapahtuu joko erillisen voimanlähteen, esi- 30 merkiksi paineilman, avulla tai käyttäen hyväksi jauhimen ulostulopai-netta, joka on normaalisti 3,5-4,0 bar. Jauhimesta poistuva massa on :T: höyryn ja kuitujen seos, jonka sakeus on 40-60 %.

aa* • * * • · ·

Seoksen nopeus kiihdytetään nopeuteen, edullisesti nopeuteen 200-*··’*· 35 800 m/s, valitsemalla sopivasti syöttöputken 3 halkaisija tai lisäämällä syöttöputkeen sopivia suuttimia virtauksen säätämiseksi. Tällaisella no- * .···; peudella karkeat partikkelit ajautuvat lajittelevan sylinterin reunoille ja taipuisat, notkeat kuidut keskelle.

5

Lajittimia 1 voidaan sijoittaa kuvan 8 mukaisesti useita peräkkäin, jolloin seuraavan vaiheen hyväksytty massa palautetaan edellisen vaiheen syöttöön. Siten hylätty massa R tulee tarkoin erotetuksi hyväksytystä 5 massasta A ja vain se massa, joka todella tarvitsee uudelleen jauhamista, palautetaan jauhimelle 2.

« 1 • · · t · * · • 1 · • » · • · · • »1 • · • « 1 • ·· t 1 · 1 • » 4 t • * ·· • · · • · · « » t · t 1 » t «M » 1 ' t · » • · · • · 1 « · • 1 • · 1 • · * · »t1 « • 1 6

Esimerkki.

Lajittimeen syötettiin eri paineilla termomekaanista puukuitumassaa 5 (TMP), jonka kuitupituus oli 1,46 mm ja pituusmassa 0,299 mg/m. Saatiin seuraavat tulokset (kuidun pituus ja pituusmassa mitattu hyväksytystä massasta):

Syöttöpaine Rejektisuhde Kuidun pituus Pituusmassa (bar)_j%]_(mm)_(mg/m)_ 1.0 _50_089_010_ 2.0 _60_1j23_011_ 2,5 | 62 1,29 10,26 10

Rejektisuhteella tarkoitetaan hylätyn massan kuiva-ainevirran suhdetta syötetyn massan kuiva-ainevirtaan. Pituusmassalla tarkoitetaan sellu-loosakuidun massan suhdetta kuidun pituuteen, yksikkö on mg/m.

15 Tuloksista nähdään, että syöttöpaineen kasvaessa hyväksyttyjen kuitujen keskimääräinen pituus nousee, joten hyväksyttyyn massaan tulee syöttöpaineen kasvaessa suhteellisesti enemmän pitkiä kuituja. Samalla kuitenkin rejektisuhde kasvaa, jolloin suurempi osa massasta menee hylättyyn massaan paineen noustessa. Hyväksyttävän massan pituus-20 massa kuitenkin nousee ja läjitin pystyy siten erottelemaan hyväksyttä-vään massaan myös muut kuin erittäin hienot kuidut.

*·· « · · · .On selvää, että menetelmä selluloosakuitumassan lajittelemiseksi ja kuitumassan läjitin voidaan toteuttaa myös muulla tavalla patenttivaati-25 musien puitteissa. Hyväksyttävää massaa varten voi olla vain yksi • · · \..m poistokohta. Lajittimen sylinterimäisen vaipan sisäpuolella voi olla esi merkiksi ohjaimia, jotka ohjaavat hylätyn massan poistokohtaan. Vaipan sisäpuolella voi myös olla hankauspintoja, jotka osaltaan hajottavat vai-: pan sisäpinnalle ajautuneita kuitu kimppuja. Pääasia on, että selluloosa- v : 30 kuitumassan lajittelu tapahtuu suuressa sakeudessa ja sitä toteuttaa läjitin, jonka halkaisija on suurempi tai yhtäsuuri kuin sen vaipan pituus.

• · • · • · 1 • · * · • · ·

Claims (7)

1. Menetelmä selluloosakuitumassan lajittelemiseksi, kun lajiteltava selluloosakuitumassa muodostaa seoksen oleellisesti kaasumaisessa 5 olomuodossa olevan väliaineen kanssa, esimerkiksi höyryn tai ilman kanssa, ja jossa menetelmässä lajiteltava selluloosakuitumassa syötetään tangentiaalisesti lajittimeen, jossa selluloosakuitumassan lajittelemien tapahtuu vähintään 10 prosentin sakeudessa, tunnettu siitä, että lajiteltava selluloosakuitumassa syötetään lajittimeen, joka on sylinteri-10 mäinen kammio, jonka halkaisijan suhde vaipan pituuteen on 1-10.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosakuitumassan virtausnopeus säädetään sopivaan arvoon ja massa syötetään lajittimelle (1). 15

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosakuitumassa syötetään lajittimeen (1) tangentiaalisesti jauhimen (2) ulostulopaineen avulla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hy väksytty massa (A) poistetaan sylinterimäisen kammion keskeltä ja hy-:**: lätty massa (R) poistetaan sylinterimäisen kammion kehältä ja johde- ·:. taan joko uudelleen jauhettavaksi tai hylyksi. ···· • · · * · · .·*'· 25

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet- • * · tu siitä, että useita lajittimia (1) on kytketty peräkkäin siten, että seuraa-:.Y van vaiheen hyväksytty massa (A) syötetään edellisen vaiheen syöt- ’*·*’: töön. ·· · : *.·* 30

6. Läjitin selluloosakuitumassan lajittelemiseksi, joka läjitin sisältää ai- noastaan kiinteitä osia, ja joka läjitin käsittää tangentiaalisen syöttökoh-dan massan sisään syöttöä varten, poistokohdan hyväksyttävän mas-.···. san keräämistä varten ja poistokohdan hylätyn massan keräämistä "T* varten, tunnettu siitä, että läjitin on sylinterimäinen kammio, jonka hal- : V 35 kaisijan suhde vaipan pituuteen on 1-10. • ·

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen läjitin, tunnettu siitä, että hyväksyttävän massan keräämistä varten on poistokohta sylinterimäisen kammion keskellä ja hylätyn massan keräämistä varten on poistokohta 5 sylinterimäisen kammion kehällä. M · • · · • · • · ··· ··1· • · 1 • · » • · · • · • · · • «1 « · ··♦ • · · • · ··· • · · • · · ·· · • · ♦ • · • « »M • · • · • 1 · • · • 1 • · • · ··· ·1 · • « · • · • · · g