FI63269C - Eftermalningsfoerfarande foer termomekanisk massa i hoeg temperatur och laog konsistens samt en foer genomfoerande av foerfarandet avsedd raffinator - Google Patents

Description

ΓΒ1 mvKUULUTUSJULKAISU /7Λ / λ JESTa l J (11) UTLÄCGNINGSSKRIFT ooZoy C (45) Patentti myönnetty 10 05 1903 l^Siry Patent meddelat ’ V (51) K».ik.3/fn*.ci.3 D 21 D 1/20 SUOMI—FINLAND (ii) ρημ(ιιι«^-ρμιιμι6ι^ T8i682 (22) Htk«mi«pUv·—AiNfllaiifl|a4ag 26.05*78 (FI) (22) Alkupllvt—Glklf hatadif 26.05*78 (41) Tulkit JulklMkal — SlMc affmtlig 09.12.78

Patentti· j« rekisterihalHtut Nihttvlki.p*™ f. kuuLHk^un p*m._

Patent- och regitterttyreiMn ' Ammua utl»*d och utUkrtfun puMkmd 31.01.83 (32)(33)(31) Pyydetty «uoikMa-Iuglrd priortm 0θ. θ6.77 USA(US) 80U518 (71) Beloit Corporation, Beloit, Wisconsin 53511, USA(US) (72) John B. Matthew, Pittsfield, Massachusetts, USA(US) (7*0 Munsterhielm Ky Kh (5*0 Kuumahierteen jälkijauhatusmenetelmä korkeassa lämpötilassa ja alhaisessa sakeudessa sekä menetelmän toteuttamiseksi tarkoitettu jauhin - Eftermalningsförfarande för termomekanisk massa i hög temperatur och läg konsistens samt en för genomförande av förfa-randet avsedd raffinator Tämä keksintö kohdistuu kuumahierteen jälkijauhatukseen välittömästi ennen sen johtamista paperikoneen perälaatikkoon, ja koskee hierteen jälkijauhattamista korkealla lämpötilatasolla ja alhaisilla intensiteettitasoilla kuitujen ominaistilavuuden pienentämiseksi ja kuitujen katkeamismäärän vähentämiseksi jauhimessa.

Kuumahiertomenetelmä on laajalti omaksuttu paperiteollisuudessa mekaanisen massan valmistukseen hakkeesta. Se on suureksi osaksi korvannut puhtaasti mekaanisen menetelmän, jossa puu hiotaan hiomaki-villä, ja kemialliset menetelmät, joihin liittyy sulfaattien tai sul-fiittien käyttö. Kuumahiertomenetelmällä valmistetuilla massoilla on olennaisesti korkeammat lujuusarvot kuin kivihiontamenetelmällä valmistetuilla hiokkeilla. Kemiallisilla sellutusmenetelmillä tosin saadaan korkeampilaatuista massaa, mutta ne vaativat suuria pääomainvestointeja suurpaine-käsittelyastioihin ja sen tapaisiin.

Eräänä vaikeutena kuumahierteiden yhteydessä on niistä valmistettujen papereiden suurempi ominaistilavuus (pienempi tiheys). Tämä suuri ominaistilavuus aiheuttaa ongelmia painatus- ja jalostustyövai-heissa ja voi sinänsä olla probleemana, jos lopullisen arkin paksuus 2 63269 tietyllä pinta-alapainolla on kriittinen. Lisäksi tietystä massasta pystytään tavallisesti saamaan lujempia arkkeja jos ominaistilavuutta pienennetään» esimerkiksi käyttämällä suurempia puristuspaineita.

Mekaanisten massojen lietteiden käsittely tavanomaisilla "jälki j auhatusmenet e Imi llä" levyjauhimessa, alhaisessa» noin 3...5 % sakeu-dessa ei ole osoittautunut täysin tyydyttäväksi, koska kuiduilla on taipumus leikkautua poikki jauhatuksen aikana. Ominaistilavuutta voidaan tosin jonkin verran tällä tavoin pienentää, mutta kuitujen katkeamisen aiheuttama kuitupituuden lyheneminen johtaa liialliseen jau-hatusasteen nousuun ja mahdollisesti arkin lujuusominaisuuksien huononemiseen.

Esillä olevan keksinnön mukaan mekaanisten massojen jälkijau-hatukseen tavallisesti liittyvää kuitupituuden lyhenemistä vähennetään korottamalla jauhatuslämpötila alueelle 95*..150°C, jossa lämpötilassa kuidut ovat paljon taipuisammat ja niillä on vähemmän taipumusta tulla poikkileikatuksi jauhimessa. Entistä korkeamman lämpötilan lisäksi jauhatus suoritetaan niin alhaisissa intensiteettiolosuhteissa kuin käytännössä on mahdollista. Tarkasti sanottuna, jauhinta ajetaan intensiteetillä, joka on alle 6,18 x 10”** hevosvoimaa minuutissa tapahtuvien senttimetrikosketusten lukumäärää kohti. Tavanomaista kokoa olevilla jauhimilla tämä tietää sitä, että jauhin toimii suuremmalla kehänopeu-della kuin 1830 m/min. Lisäksi toisiaan vasten olevissa staattori- ja roottorilaatoissa käytetään varsin hienoa kiskokuviota, niin että suurella nopeudella ajo, kun laatoissa on tämän tyyppinen kiskokuvio, johtaa niin suuriin minuuttisten senttimetrikosketusten määrätasoihin kuin käytännössä yleensä on mahdollista.

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi tarkoitetun jälki jauhimen eräässä sovellutusmuodossa staattorilaatat koostuvat teko-hartsista kuten jostakin polysulfoniharteista, ja roottorilaatat koostuvat teräksestä. Vuorottelevien kiskojen ja uurteiden leveydet sekä roottorin että staattorin pinnassa eivät saa ylittää 3,18 mm.

Keksinnön muita tarkoituksia, ominaisuuksia ja etuja selviää seuraavasta keksinnön eräiden ensisijaisten sovellutusmuotojen selityksestä oheisen piirustuksen yhteydessä, joskin muutoksia ja muunnoksia voidaan suorittaa poikkeamatta keksinnöllisen ajatuksen hengestä ja puitteista. Piirustuksessa:

Kuvio 1 on osittain lohkodiagramma, joka havainnollistaa eräitä niistä vaiheista, jotka saattavat edeltää sitä jälkijauhatus-tointa, johon esillä oleva keksintö kohdistuu*, 3 63269

Kuvio 2 on osakuvanto, osia pois murrettuna, keksinnön toteuttamiseen käytettäväksi sopivan levyjauhimen sisustan havainnollistamiseksi ;

Kuvio 3 on paljon suurempimittakaavainen leikkaus-osakuvanto toisiaan vasten olevista roottori- ja staattorilaatoista, joilla toteutetaan keksinnön ensisijainen sovellutusmuoto.

Piirustuksen kuvio 1 esittää virtauskaaviona tyypillistä työ-vaihesarjaa, johon esillä olevan keksinnön mukainen jälki jauhatusvaihe voi sisältyä. Tarkasti sanottuna kuitulietettä voidaan käsitellä yhdessä tai useammassa levyjauhimessa 10 ja johtaa se sitten yhteen tai useampaan sekoituskyyppiin 11, joissa sopivia lisäaineita kuten kaoliinia tms voidaan lisätä johtoa 12 myöten. Näin käsitelty massa johdetaan sitten yhteen tai useampaan konekyyppiin 13 ja vihdoin jälki-jauhimeen l1*, jonka yksityiskohdat selitetään jälempänä. Jälkijauhimeen 1*+ tuleva massa on lietettä, jonka sakeus on 3·· *5 Kuumahierteelle tunnusmerkillistä on pehmenneen ligniinin läsnäolo ja kemiallisten jäänteiden olennainen puuttuminen. Jälkijauhatusvaiheessa 1^ massaa käsitellään 95...150°C lämpötilassa ja jauhin toimii intensiteetillä, joka li en alle 6,l8x 10 hevosvoimaa minuutissa tapahtuvien cm-kosketusten määrää kohti. Mieluimmin intensiteetti on alle 2,32 x 10_l+ hevosvoimaa minuutissa tapahtuvien cm-kosketusten määrää kohti.

Tavanomaiset levyjauhimet kaikki vaikuttavat kuituihin han-kaamalla. Levyjauhimia on eri tyyppisiä, mutta enimmissä niistä käytetään kiskomuodossa olevia metallisia hankauselimiä. Jauhatuksen intensiteetti on määritelmän mukaan nettojauhatusteho jaettuna aikayksikössä tapahtuvien kiskoristeyksien lukumäärällä. Koska jauhatusvaiku-tus kuituihin tapahtuu hankauselimen etureunassa, minuutissa tapahtuvien cm-kosketusten lukumäärä voidaan laskea seuraavasti: cm-kosketukset/minuutti = roottorin kiskojen yhteispituus x staattorin kiskojen yhteispituus x jauhimen kierrosluku/rain.

Tyypillinen levyjauhin, jota voidaan käyttää esillä olevan keksinnön tarkoituksiin on esitetty piirustuksen kuviossa 2. Siihen kuuluu alusta 15, jolle on pyöriväksi asennettu akseli 16 laakerin 17 kannattamana. Akselia pyörittää kytkimen 18 välityksellä sopiva moottori (esittämättä). Massa syötetään syöttöaukkoon 19 ja virtaa sitten jauhatusonteloon 20, minkä jälkeen massan virtaus haarautuu, kulkien kahden reititetyn roottorielimen 21 ja 22 läpi, jotka on kiinnitetty pyörivään päähän 23. Tällaiset roottorielimet on yksityiskohtaisesti if 63269 selitetty US-patenttijulkaisussa 3 ^38 586.

Roottorielimet 21 ja 22 ovat vastapäisessä asennossa roottori-pään vastakkaisilla puolilla olevien staattorilaattojen 2*f ja 25 kanssa. Roottorilaattojen ja staattorilaattojen välisiä välyksiä voidaan asetella kierukkahamraaspyörän 26 avulla, joka toimii yhdessä asettelu-kierukan 27 kanssa, joka vuorostaan on kytketty kierukan moottoriin 28.

Yksityiskohtaisempi kuvanto jauhimen laatoista on esitetty piirustuksen kuviossa 3· Niin kuin tästä kuviosta näkyy, roottorin laatta 22 on varustettu sarjalla vuorottelevia kiskoja 29 ja uurteita 30, joiden kiskojen ja uurteiden leveydet eivät ylitä 3,18 mm. Samalla tavoin staattori 25 on varustettu kiskoilla 31 ja uurteilla 32, joiden kiskojen ja uurteiden leveydet eivät ylitä 3,18 mm. Esillä olevan keksinnön ensisijaisessa sovellutusmuodossa roottorilaatta 22 koostuu ruostumattomasta teräksestä ja staattorilaatta 25 koostuu synteettisestä hartsista kuten jostakin polysulfonihartsista. Lisää yksityiskohtia näistä roottori- ja staattorimuodoista löytyy käsiteltävänä olevasta US-patenttihakemuksesta 712 533 ja sisällytetään tähän selitykseen.

Normaalissa mekaanisten massojen piensakeus-"jälkijauhatuksessa" tapahtuvan kuitupituuden lyhenemisen voidaan katsoa aiheutuvan kuidun verraten suuresta jäykkyydestä. Normaaleissa *+5·..60°C jauha-tuslämpötiloissa hauraat kuidut murtuvat jauhimen kosketussärmien niihin iskiessä. Esillä olevan keksinnön mukaan jauhinta ajetaan korkeammassa lämpötilassa, joka on lähellä ligniinin pehmenemislämpötilaa tai ylittää sen. Näissä korkeammissa lämpötiloissa kuidut ovat paljon taipui sammat, eikä niillä ole taipumusta tulla poikkileikatuiksi jauhi-messa.

Kuitujen vahingoittumisen edelleen vähentämiseksi tämä suur-lämpötilakäsittely suoritetaan niin alhaisessa jauhätusintensiteetissä kuin käytännössä on mahdollista. Intensiteetin alentamiseksi jauhinta ajetaan verraten suurilla kehänopeuksilla, yli noin 1830 m/min. Tämä suuri nopeus yhdessä staattorin ja roottorin kiskojen erittäin hienon kuvion kanssa johtaa suurimpiin käytännössä mahdollisiin minuutissa tapahtuvien cm-kosketusten tasoihin. Tämän johdosta, kun jauhimeen kohdistetaan verraten alhainen teho, intensiteetti tulee olemaan alimmalla käytännössä mahdollisella tasolla.

Koska jauhin toimii verraten suurella nopeudella, siinä esiintyy huomattava hydraulisten häviöiden kiertävä kuormitus. Tämä kuormitus saadaan huomattavasti pienenemään pienentämällä roottorilaattojen vetoisuutta, ja tämä vetoisuuden pienentäminen käy päinsä sen johdosta,

Claims (6)

63269 että teräksisen roottorin kulumisnopeus on pienempi kun sitä käytetään yhdessä synteettistä hartsia olevan staattorin kanssa. Tämä kuormituksen pienentäminen myötävaikuttaa näin ollen energian säästöön. Esillä olevan keksinnön mukaisen jauhimen käyttö ja tavanomaisen käytännnön välisen eron havainnollistamiseksi mainittakoon, että normaalia 107 cm läpimittaista jauhinta normaalisti ajettaessa siinä käytetään kiskoja ja uurteita, joiden leveys on 4,76 mm, kierroslukua 514 kier./min ja nettokäyttötehoa 600 hv. Esillä olevan keksinnön jau-hatuskäytössä kiskojen ja uurteiden leveys on vain 3,18 mm tai vähemmänkin, kierrosluku on vähintään 600 kier./min ja nettokäyttöteho on 300 hv tai alle.

1. Menetelmä kuumahierre-kuitulietteen jälkijauhamiseksi, jonka lietteen kuiduille tunnusmerkillistä on pehmenneen ligniinin läsnäolo ja kemiallisten jäänteiden olennainen puuttuminen, tunnet-t u siitä, että tätä lietettä käsitellään 3...5 %:n sakeudessa ja 95...150°C lämpötilassa peräänkytketyssä jauhimessa alle 6,18 x 10 4 hevosvoimaa/cm-kosketusta/minuutti olevalla intensiteetillä, jolloin suureella "cm-kosketusta/minuutti" ymmärretään tulosta, jonka muodostaa roottoripintojen kiskojen yhteispituus, staattoripintojen kiskojen yhteispituus ja jauhimen kierrosluku/min.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jälkijauhinta (14) käytetään 2,32 x 10 ** hevosvoimaa/cm--kosketusta/minuutti alittavalla intensiteetillä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jälkijauhinta (14) käytetään 1830 m/min. ylittävällä kehä-nopeudella.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi tarkoitettu jälkijauhin, tunnettu siitä, että vastakkaisissa roottori- ja staattoripinnoissa (22, 25) olevien vuorottelevien kiskojen (29, 31) ja uurteiden (30,32) leveys ei ylitä 3,18 mm.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen jälkijauhin, tunnet-t u siitä, että roottoripinnat (22) ovat terästä ja staattoripinnat (25) ovat tekohartsia.

6. Patenttivaatimuksen 4 ja/tai 5 mukainen jälkijauhin, tunnettu siitä, että jauhin on levyjauhin.