FI71617B

FI71617B - DIRECTIVE REQUIREMENTS SPECIFIC TO THE MECHANICAL MASSOR

Info

Publication number: FI71617B
Application number: FI801476A
Authority: FI
Inventors: Alkibiadis Karnis; Paul M Shallhorn
Original assignee: Domtar Inc
Priority date: 1979-05-08
Filing date: 1980-05-07
Publication date: 1986-10-10
Also published as: FI71617C; CA1123626A; FI801476A; AU5799480A; SE8003413L; SE437043B; JPS55152440A; AU539306B2

Description

KUULUTUSjULKAISU Π A CA Π W® B 11 UTLÄGG NI N GSSKRIFT / I O I / ^ (45) P-'i tenV: 1 iur.: tty (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* G 01 N 15/06 SUOMI—-FINLAND (21) Patenttihakemus - Patentansökning 8 0 1 k '/6 (22) Hakemispäivä - Ansökningsdag 0 7.0 5.8 0 (23) Alkupäivä — Giltighetsdag gy gg gg (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig gg ^ j ggANNOUNCEMENT CA A CA Π W® B 11 UTLÄGG NI N GSSKRIFT / IOI / ^ (45) P-'i tenV: 1 iur .: tty (51) Kv.lk. * / Lnt.CI. * G 01 N 15 / 06 FINLAND —- FINLAND (21) Patent application - Patentansökning 8 0 1 k '/ 6 (22) Application date - Ansökningsdag 0 7.0 5.8 0 (23) Starting date - Giltighetsdag gy gg gg (41) Publication - Blivit offentlig gg ^ j gg

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväks ipanon ja kuul.julkaisun pvm.National Board of Patents and Registration Date of publication and publication.

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 10 10.86 (86) Kv. hakemus Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet gg gg ygPatent and registration authorities Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 10 10.86 (86) Kv. application Int. ansökan (32) (33) (31) Privilege requested - Begärd priority gg gg yg

Kanada(CA) 327137 Toteennäytetty-Styrkt (71) Domtar Inc., P.O. Box 7210, Montreal, Quebec, Kanada(CA) (72) Alkibiadis Karnis, Dollard des Ormeaux, Quebec,Canada (CA) 327137 Proven-Styrkt (71) Domtar Inc., P.O. Box 7210, Montreal, Quebec, Canada (CA) (72) Alkibiadis Karnis, Dollard des Ormeaux, Quebec,

Paul M. Shall horn, Vaudreuil, Quebec, Kanada(CA) (7I4) Berggren Oy Ab (54) Mekaanisten massojen ominaispintojen suora valvonta - Direktbevakning av den specif ikä ytan hos mekan iskä massorPaul M. Shall Horn, Vaudreuil, Quebec, Canada (CA) (7I4) Berggren Oy Ab (54) Direct control of specific surfaces of mechanical masses - Directing on the specific age of the mechanical mass of Mecan iskä massor

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen massan kuitujen ominaispintajakautuman jatkuvaksi määrittämiseksi .The present invention relates to a method and apparatus for continuously determining the specific surface distribution of fibers in a pulp.

"Mekaanisilla massoilla" tarkoitetaan massoja, jotka on ensisijaisesti valmistettu mekaanisella käsittelyllä joko yhdessä kemiallisten tai fysikaalisten apuvaiheiden kanssa tai ilman niitä. Tällaisia massoja ovat mm. tavanomaiset hiomakivellä tai jauhimessa kuidutetut hiokkeet ja erilaisilla kemimekaani-silla ja termomekaanisilla prosesseilla valmistetut massat."Mechanical pulps" means pulps produced primarily by mechanical treatment, with or without chemical or physical auxiliary steps. Such masses are e.g. conventional abrasive grinders ground in a grinding wheel or grinder and pulps made by various chemimechanical and thermomechanical processes.

Alalla on esitetty, että mekaanisen massan kuituominaisuuksiin, jotka määräävät lujuus-, optiset ja painatusominaisuudet, kuuluu mm. (a) kuitujen keskiominaispinta, joka on tärkeä mekaanisen massan lujuusominaisuuksien (repäisy-, veto-, puhkaisu-, märkärainalujuuden jne) määrityksessä, ja jotkin painatusominaisuudet, kuten läpilyönti, painovärin absorptiokyky, jotka myös merkittävät vaikuttavat paperin opasiteettiin ja valkoisuuteen, ja (b) kuitujen ominaispintajakauma, joka vaikuttaa paina-tusominaisuuksiin, kuten kuitunöyhtään.It has been shown in the art that the fibrous properties of mechanical pulp, which determine the strength, optical and printing properties, include e.g. (a) the average surface area of the fibers, which is important in determining the strength properties of the mechanical pulp (tear, tensile, puncture, wet web strength, etc.) and some printing properties such as breakthrough, ink absorption, which also significantly affect paper opacity and whiteness; the specific surface distribution of the fibers, which affects the printing properties, such as fiber fluff.

2 716172,71617

Massan orainaispinnan suoraan määritykseen on ehdotettu käytettäväksi ainakin kahta mittausmenetelmää, jotka mittaavat massan muita ominaisuuksia, mutta joissa kuhunkin mittaukseen vaikuttaa ominaispinta ja joissa ratkaistaan samanaikaiset, yhtälöt, niin että saadaan osoittama massan omlnaispInnasta. Tätä menetelmää vaikeutti edelleen se seikka, ettei sakeuden mittaus ollut: todellinen mittaus ja se heijasti lisäksi ominaispIntaominaisuuksia, joten oli ratkaistava kolme samanaikaista yhtälöä, jotta saataisiin selville massan ominaispinta (keskiominaispinta). Tällainen menetelmä on esitetty US-patentissa no 3 802 964.It is proposed to use at least two measurement methods for the direct determination of the slurry surface of a mass, which measure other properties of the mass, but in which each measurement is affected by a specific surface and in which simultaneous equations are solved so as to obtain the mass of the mass. This method was further complicated by the fact that the consistency measurement was not: an actual measurement and it also reflected the specific surface properties, so three simultaneous equations had to be solved in order to find out the specific surface area (average specific surface) of the mass. Such a method is disclosed in U.S. Patent No. 3,802,964.

Useimmissa ominaispinnan mittauksissa käytetään läpäisevyysmenetel-mää, mutta tällaiset menetelmät eivät kuitenkaan sovellu hyvin suoriin mittauksiin.Most specific surface measurements use the permeability method, but such methods are not very suitable for direct measurements.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja laite massan kuitujen om InaIspintajakauman jatkuvaa määritystä varten.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for the continuous determination of the surface area distribution of the fibers of a pulp.

Yleisesti esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen massan kuitujen ominaispintapainojakauman määrittämiseksi. Menetelmälle on tunnusomaista, että mainitun massan syöttönäyte jatkuvasti jaetaan hydrosyklonilaitteessa ylävirtajakeeksi ja alavirtajakeeksi, mitataan mainitusta syöttöjakeesta ja kummastakin mainitusta jakeesta ainakin kahden jakeen määrät ja ominais-pinnat, ja määritetään syöttönäytteen ominaispintapainojakauma perustuen mainitusta syöttöjakeesta ja mainituista jakeista ainakin kahden jakeen mainittuihin määriin ja ominaispintoihin ja oleellisesti kumulatiiviseen normaalijakaumasuhteeseen prosentteina syötöstä iliraistun kumulatiivisen ominaispinta jakeen ja ominais-pinnan välillä. Laite käsittää hydrosyklonilaitteen, jossa on ylä-virtapoistojohto ja alavirtapoistojohto, välineen massan syöttämiseksi hydrosyklonilaitteeseen massan jakamiseksi alavirtajakeeksi ja ylävirtajakeeksi, välineet mainituista syöttöylävirta- ja ala-virtajakeista ainakin kahden jakeen ominaispinnan ja määrien mittaamiseksi, sekä laskulaitteen massan kuitujen ominaispintajakauman määrittämiseksi perustuen mainittuihin mitattuihin pintoihin ja virtauksiin ja kumulatiiviseen normaalijakaumasuhteeseen prosentteina syötöstä ilmaistun kumulatiivisen ominaispintajakeen ja ominaispinnan välillä.In general, the present invention is directed to a method and apparatus for determining the specific gravity distribution of fibers in a pulp. The method is characterized in that a feed sample of said mass is continuously divided in an hydrocyclone into an upstream fraction and a downstream fraction, the amounts and specific surfaces of at least two of said feed fraction and each said fraction are measured, and the specific gravity distribution of said feed fraction is determined based on said feed fraction and to the cumulative normal distribution ratio as a percentage of the input of the cumulative specific surface area of the ili strip between the fraction and the specific surface area. The apparatus comprises a hydrocyclone device having an upstream and downstream line, means for feeding pulp to the hydrocyclone to divide the pulp into downstream and upstream fractions, means for measuring the specific surface area and quantities of said feed upstream and downstream fractions; and the cumulative normal distribution ratio as a percentage of the input between the cumulative specific surface fraction and the specific surface area.

ii 71617ii 71617

Keksintö kohdistuu myös yleisesti menetelmään massasuspension ominaispinnan suoraa määritystä varten, jolloin mitataan massasuspension valon hajotusominaisuudet ja saadaan siten suspension sameuden mittaus, mitataan suspension sakeus ja määritetään massasuspension keskiominaispinta perustuen omi-naispinnan ja mitatun sakeudcn sameuslukeman väliseen suhteeseen .The invention also relates generally to a method for directly determining the specific surface area of a pulp suspension, thereby measuring the light scattering properties of the pulp suspension and thereby measuring the turbidity of the suspension, measuring the consistency of the suspension and determining the average specific surface area of the pulp suspension based on the specific surface area.

Keksinnön muut tunnusmerkit, tarkoitukset ja edut käyvät selville keksinnön edullisten suoritusmuotojen seuraavasta yksityiskohtaisesta selityksestä, jossa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaavioi1isesti keksinnön mukaista valvontajärjestelmää , kuvio 2 on käyrästö, joka esittää ominaispintaa m2/g verrattuna sameusmittarin lukemaan Jackson-sameusyksikkÖinä (JTU) ja sakeuden muutoksen vaikutusta ominaispinnan ja sameusmittarin lukeman väliseen suhteeseen, kuvio 3 esittää kaaviollisesti sameusmittaria, ja kuvio 4 on käyröstö, joka esittää kumulatiivista painojaetta prosentteina syötöstä verrattuna ominaispintaan m2/g normaali-todenna köisyyspaperi11a.Other features, objects and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 schematically shows a monitoring system according to the invention, Figure 2 is a graph showing specific surface area m2 / g compared to Jackson turbidity units (JTU). and the effect of the change in consistency on the relationship between the specific surface area and the turbidimeter reading, Fig. 3 schematically shows the turbidimeter, and Fig. 4 is a graph showing the cumulative weight fraction as a percentage of feed relative to the specific surface area m2 / g of normal verification paper.

Kuten kuviossa 1 esitetään, mekaanisesta prosessista otettu massanäyte joutuu järjestelmään johdon 10 kautta ja riippuen mekaanisen massanvalmistusjärjestelmän pisteestä, josta näyte otetaan, se kulkee latenssin poistolaitteen 12 läpi ja joutuu sitten säiliöön 14 johdon 16 kautta.As shown in Figure 1, the pulp sample taken from the mechanical process enters the system via line 10 and, depending on the point in the mechanical pulping system from which the sample is taken, passes through the latency remover 12 and then enters the tank 14 via line 16.

Sopivaa periaatetta mekaanisen massan latenttien ominaisuuksien vapauttamiseksi suhteellisen nopeasti käytetään labora-toriodesintegraattorissa, jota myy nimellä "Domtar Desinteg-rator" Noram Quality Control and Research Equipment Ltd. Tämä laite vapauttaa mekaanisen massan latentit ominaisuudet siten, että massa kierrätetään keskipakopumpun läpi (massan lämpötilan ollessa n. 90-95°C’).A suitable principle for releasing the latent properties of mechanical pulp relatively quickly is used in a laboratory disintegrator sold under the name "Domtar Desintegrator" by Noram Quality Control and Research Equipment Ltd. This device releases the latent properties of the mechanical pulp by circulating the pulp through a centrifugal pump (at a pulp temperature of approx. 90-95 ° C ’).

Säiliöstä 14 massa pumpataan pumpun 18 kautta sakeusmittariin 20 ja palautetaan säiliöön 14 johdon 22 kautta.The pulp from the tank 14 is pumped through the pump 18 to the consistency meter 20 and returned to the tank 14 via the line 22.

4 71 61 74 71 61 7

Suoravalvontajärjestelmässä käytettävälle sakeusmittarille 20 asetetaan vaatimukseksi, että sen on mitattava sakeus muista kuituominaisuuksista (ts. kuitupituudesta ja ominais-pinnasta) riippumatta ja että sen on voitava mitata absoluuttiset sakeudet tarkkuudella ja toistettavuudella, joka on + 5 % absoluuttisesta arvosta. Niin ollen esillä olevassa keksinnössä käytettävissä sakeusmittareissa sakeuden määri-tysperiaatteen on oltava suora eli sen on perustuttava määri-tyssakeuteen. Useimmat sakeusmittarit mittaavat sakeuden epäsuoraan, ts. ne mittaavat muita massan ominaisuuksia kuten virtausvastusta, massalietteen dielektrisiä ominaisuuksia jne., jotka ovat suhteessa sakeuteen samoin kuin muihin kui-tuominaisuuksiin.The consistency meter 20 used in the direct monitoring system is required to measure consistency independently of other fiber properties (i.e., fiber length and specific surface area) and to be able to measure absolute consistencies with an accuracy and repeatability of + 5% of absolute value. Thus, in the consistency meters used in the present invention, the principle of determining the consistency must be straightforward, i.e., it must be based on the determined consistency. Most consistency meters measure consistency indirectly, i.e., they measure other mass properties such as flow resistance, dielectric properties of the pulp slurry, etc., which are proportional to the consistency as well as other than-judgments.

On ehdotettu menetelmiä massan sakeuden määrittämiseksi ilman massan muita ominaisuuksia mittaamalla suoraan massa 1ietteen tiheys. Esim. Thiessen ja Dagg ovat ehdottaneet tasapainottomasta roottorista tulevien värähtelyjen mittausta nesteen tiheyden määrittämiseksi verrattuna vertai 1unesteeseen käyttämällä pyörivää näytesäiliötä ja määrittämällä järjestelmän epätasapaino (katso Pulp & Paper Magazine of Canada, syyskuu 1959) .Methods have been proposed to determine the consistency of a pulp without other properties of the pulp by directly measuring the density of the pulp slurry. For example, Thiessen and Dagg have proposed measuring vibrations from an unbalanced rotor to determine the density of a fluid relative to a reference fluid using a rotating sample container and determining system imbalance (see Pulp & Paper Magazine of Canada, September 1959).

On myös ehdotettu laitteen Sperry Gravitymaster käyttöä sakeuden epäsuoraa määritystä varten massan muista ominaisuuksista riippumatta. Tämä laite käyttää omatasapainomenetelmää määrätyn kokoisen näytteen muuttuvan painon määritykseen (katso Measurement and Control, n:o 1/11.11. 1968, ss. T179-T186).It has also been proposed to use the Sperry Gravitymaster for indirect determination of consistency independently of other pulp properties. This instrument uses the self-equilibrium method to determine the variable weight of a sample of a specified size (see Measurement and Control, No. 1 / 11.11. 1968, pp. T179-T186).

Kumpaakaan yllä mainittua laitetta ei tiettävästi ole kaupallisesti saatavissa.Neither of the above devices is known to be commercially available.

Jos tarkoitus on mitata sakeutta suoraan käyttämällä jompaa kumpaa yllä mainittua menetelmää tai seuraavassa ehdotettua menetelmää, on tärkeää, että näyte on oleellisesti vapaa vieraista aineista tai sisältää niitä tunnettuja määriä. Erityisesti on tärkeää, ettei näyte sisällä ilmaa ja että kuitujen mahdollisesti sisältämät vieraat aineet (täyteaineet jne.) ovat tarkasti tunnettuja, ennen kuin sakeus mitataan. On myös tärkeää, että lämpötilaa säädetään tarkasti tai että se on 71617 tunnettu, koska lämpötilan muutos muuttaa kojeen tarkkuutta, vaikkakin kojo voidaan kalibroida eri lämpötiloja varten.If the consistency is to be measured directly using either of the above methods or the method proposed below, it is important that the sample be substantially free of foreign matter or contain known amounts of it. In particular, it is important that the sample does not contain air and that any foreign matter (fillers, etc.) contained in the fibers is accurately known before the consistency is measured. It is also important that the temperature is precisely controlled or known as 71617, as a change in temperature changes the accuracy of the instrument, although the Kojo can be calibrated for different temperatures.

Nyt on havaittu, että tiheyskonnona tunnettu koje, jota esim. myydään kauppanimellä "Dynatrol" Cl-IOHY ia jota valmistaa Automation Products, Houston, Texas, voi antaa hyvin tarkan lukeman sakeudesta riippumatta massan muista ominaisuuksista. Tämä laite mittaa sellaisen värähtelevän putken taajuuden muutoksen, jonka läpi massalietettä jatkuvasti johdetaan, jolloin siis saadaan jatkuva lukema sulpun sakeudesta sulppu-sakeuksille alueella n. 0,1-1,5 t, joka on sakeusalue, jolla esillä oleva keksintö toimii.It has now been found that a device known as the density constant, e.g. sold under the trade name "Dynatrol" Cl-IOHY and manufactured by Automation Products, Houston, Texas, can give a very accurate reading regardless of the consistency of the pulp. This device measures the change in frequency of the oscillating tube through which the pulp slurry is continuously passed, thus obtaining a continuous reading of the stock consistency for stock stock densities in the range of about 0.1-1.5 t, which is the consistency range in which the present invention operates.

Sakeusmittari 20 mittaa säiliössä 14 olevan sulpun sakeuden ja edullisesti säätää kuituja ja muita kiinteitä aineita oleellisesti sisältämättömän veden syöttöä johdon 24 kautta säätö-venttiilin 26 välityksellä, niin että sulpun sakeus säiliössä 14 pysyy pääasiassa vakiona.The consistency meter 20 measures the consistency of the stock in the tank 14 and preferably controls the supply of water free of fibers and other solids through the line 24 via the control valve 26 so that the consistency of the stock in the tank 14 remains substantially constant.

Kuviossa 1 käytetyt katkoviivat osoittavat ohjausviivoja eri välineistä valvottuihin eri elementteihin ja pääohjaimeen.The dashed lines used in Figure 1 indicate the control lines from the different means to the different elements monitored and the main controller.

Havaitaan, että sakeusmittari 20 on yhdistetty venttiiliin 26 ohjausjohdolla 30 ja pääohjaimeen 28 johdolla 32. Mikäli säiliön 14 sakeus aina pidetään vakiona, ohjausjohto 32 voidaan jättää pois, koska se ei ole muuttuva järjestelmässä.It is observed that the consistency meter 20 is connected to the valve 26 by a control line 30 and to the main controller 28 by a line 32. If the consistency of the tank 14 is always kept constant, the control line 32 can be omitted because it is not variable in the system.

Säiliön 14 sulppua kierrätetään myös pumpun 34 kautta ominais-pintamittarin 36 läpi ja palautetaan säiliöön 14 johdon 38 kautta. Ominaispintamittari 36 suuntaa siqnaalin pääohjaimeen 28 ohjausjohdon 40^ kautta. Näin saadaan massan keskiomi-naispinta.The stock of the tank 14 is also circulated through the pump 34 through the specific surface meter 36 and returned to the tank 14 via the line 38. The specific surface meter 36 directs the signal to the main controller 28 via the control line 40. This gives the average surface area of the pulp.

Yleisesti ominaispintamittarit käyttävät 1äpäisymenetelmää ominaispinnan määritykseen. Tällainen menetelmä ei kuitenkaan ole erityisen sopiva suoraan mittaukseen.In general, specific surface meters use the transmission method to determine the specific surface. However, such a method is not particularly suitable for direct measurement.

Sopivammaksi ominaispinnan mittausmenetelmäksi on todettu optinen menetelmä, joka mittaa hajavalon massanaytteestä. Kysymyksessä on siis sameusmittarina tunnettu laite, jota normaa- 6 71617 listi käytetään lietteen kiintoaineiden konsentraation määritykseen. Massanäytteen kuituaggrecjaatista hajaantuneen valon voidaan katsoa olevan verrannollinen hiukkasten lukumäärään suspension yksikkötilavuutta kohti ja niiden pinta-alaa kohti, ts.An optical method for measuring stray light from a mass sample has been found to be a more suitable method for measuring the specific surface. It is thus a device known as a turbidimeter, which is normally used to determine the solids concentration of a sludge. The light scattered from the fiber aggregate of the pulp sample can be considered to be proportional to the number of particles per unit volume of suspension and their surface area, i.

T = ΚΝΆ jossa T on hajavalon määrä (mittarilukema), K = vakio, joka on riippuvainen kuitujen taitekertoimesta ja niiden koosta käytetyn valon aallonpituuteen nähden, N = hiukkasten lukumäärä ja A = hiukkasten keskipinta-ala. Sulpun sakcus on C - Nm, jossa m on hiukkasten keskimassa, jolloin siis T = KC (A) m ja termi A on pinta-ala massayksikköä kohti, ts. hiukkasten ominaispinta, jolloin siisT = ΚΝΆ where T is the amount of stray light (meter reading), K = a constant which depends on the refractive index of the fibers and their size in relation to the wavelength of the light used, N = number of particles and A = mean area of the particles. The stock of a stock is C - Nm, where m is the average mass of the particles, so that T = KC (A) m and the term A is the area per unit mass, i.e. the specific surface area of the particles, so

T = KC (SS) tai (SS) = T 9 9 KCT = KC (SS) or (SS) = T 9 9 KC

jossa (SS)g on kuituverkon keskiominaispinta. Indeksiä (g) käytetään merkitsemään geometrista ominaispintaa tai valon hajaantumisalaa päinvastoin kuin läpäisevyysmonetelmällä mitattu hydrodynaaminen ominaispinta. Vaikka nämä kaksi ominais-pintaa eivät välttämättä ole samat numeerisesti, niiden välillä on kuitenkin määrätty korrelaatio.where (SS) g is the central characteristic surface of the fiber network. The index (g) is used to denote the geometric specific surface or light scattering area in contrast to the hydrodynamic specific surface measured by the transmittance method. Although the two characteristic surfaces may not be numerically the same, there is a definite correlation between them.

130 massanäytteen kohdalla, joihin kuului hioke, jauhinmassa ja kuumahierre, kemialliset massat ja kemiallisten kuitujen sekä hiokkeen seokset, koetulokset korreloitiin seuraavan regressioyhtälön kanssa.For 130 pulp samples, which included groundwood, refining pulp and hot milling, chemical pulps, and mixtures of chemical fibers and groundwood, the experimental results were correlated with the following regression equation.

(SS) = 8,92 x 10"7 (JTU)1-77-(C )~2·16 2 jossa (SS) on keskimääräinen (hydrodynaaminen) ominaispinta 2 m /g, JTU on sameusmittarin lukema Jackson-sameusvksikköinä ja Cg on sakeus prosentteina. R2 - yhtälön 2 määrityskerroin on 0,88, mikä osoittaa, että 88 V, ominaispinnan vaihteluista selittyy JTU:n ja Cg:n vaihteluilla.(SS) = 8.92 x 10 "7 (JTU) 1-77- (C) ~ 2 · 16 2 where (SS) is the average (hydrodynamic) specific surface area of 2 m / g, JTU is the opacimeter reading in Jackson turbidity units and Cg is the percentage consistency The coefficient of determination for R2 equation 2 is 0.88, indicating that the variations in the 88 V, specific surface area are explained by the variations in JTU and Cg.

Kuvio 2 on yhtälön 2 käyrästö eri sakeuksilla ja esittää ominaispinnan ja sameusmittarin lukeman välillä havaittua suhdetta. Havaitaan, että sameusmittari tarjoaa helpon ja nopean toimintamenetelmän massanäytteen ominaispinnan määritykseen.Figure 2 is a graph of Equation 2 at different densities and shows the observed relationship between the specific surface area and the turbidimeter reading. It is observed that the turbidity meter provides an easy and fast method of operation for determining the specific surface area of a mass sample.

7 716177 71617

Massan valon hajaantumissuhde voidaan mitata kaupallisesti saatavissa olevalla sameusmittari1 la. Esillä olevassa keksinnössä käytetty malli on DRT-1000 suorasameusmittari, jota valmistaa HF instruments, Bolton, Ontario. Sameusmittarit johtavat yleensä valonsäteen suspension läpi ja mittaavat hajaantuneen valon valonsäteen vastakkaisilla sivuilla (90°:n kulmassa sädettä vastaan) samoin kuin suspension läpi projisoidun valon (samalla linjalla valonsäteen kanssa).The light scattering ratio of the mass can be measured with a commercially available turbidimeter 1a. The model used in the present invention is a DRT-1000 direct turbidimeter manufactured by HF instruments, Bolton, Ontario. Turbidimeters generally conduct a beam of light through a suspension and measure scattered light on opposite sides of the beam of light (at an angle of 90 ° to the beam) as well as light projected through the suspension (in line with the beam of light).

Kuvio 3 esittää kaaviollisesti sameusmittaria, joka on varustettu valonlähteellä 200, joka johtaa valon linssin 202 ja näytteen 204 läpi, joka virtaa jatkuvasti läpinäkyvän putki-osan 206 läpi. Kolme ilmaisinta 208, 210 ja 212 on sovitettu ilmaisemaan näytteestä heijastuva ja sen läpi kulkeva valo, ts. ilmaisimet 208 ja 210 ilmaisevat heijastuneen tai hajaantuneen valon näytteen vastakkaisilla sivuilla ja ilmaisin 212 ilmaisee näytteen läpäisseen valon. Valonlähde 200, putki 206 ja ilmaisin 212 ovat suoralla viivalla, ja ilmaisimet 208 ja 210 sekä putki 206 sijaitsevat myös suoralla viivalla, jolloin näin muodostuneet kaksi viivaa ovat keskenään oleellisesti kohtisuorat.Figure 3 schematically shows a turbidimeter equipped with a light source 200 that conducts light through a lens 202 and a sample 204 that continuously flows through a transparent tube portion 206. Three detectors 208, 210 and 212 are adapted to detect light reflected from and passing through the sample, i.e., detectors 208 and 210 detect reflected or scattered light on opposite sides of the sample, and detector 212 detects light that has passed the sample. The light source 200, the tube 206 and the detector 212 are in a straight line, and the detectors 208 and 210 and the tube 206 are also in a straight line, the two lines thus formed being substantially perpendicular to each other.

Esillä olevassa keksinnössä käytetyt ominaispintamittarit, kuten mittari 36, ovat itse asiassa sameusmittareita, joita käytetään sakeusmittarin yhteydessä massajakeen tai syöttömas-san ominaispinnan määritykseen perustuen esim. kuviossa 2 esitettyihin käyriin.The specific surface meters used in the present invention, such as meter 36, are in fact turbidimeters used in connection with the consistency meter to determine the specific surface area of the pulp fraction or feed mass based on e.g. the curves shown in Figure 2.

Sakeusmittari 20 ja ominaispintamittari 36 (sameusmittari) osoittavat syöttömassan sakeuden ja ominaispinnan.The consistency meter 20 and the specific surface meter 36 (turbidity meter) indicate the consistency and specific surface of the feed mass.

Massa pumpataan pumpulla 34 johdon 40 kautta ominaispinnan mittausvälineisiin, joita on yleisesti merkitty numerolla 42 ja joihin kuuluu hydrosykloni 44, jossa on ylävirta-(pöhja)-poistojohto 46 ja alavirta-(huippu)-poistojohto 48. Sakeusmit-tari 50, ominaispintamittari 52 (sameusmittari) ja virtausmit— tari 54 mittaavat sakeuden, ominaispinnan ja vastaavasti kui-tuvirran nopeuden ylävirtapoistojohdon 96 läpi. Näiden mittarien tulostukset syötetään johtojen 56, 58 ja vastaavasti 60 kautta pääohjaimeen 28, ja johdossa 46 oleva sulppu palautetaan järjestelmään johdon 62 kautta.The pulp is pumped by pump 34 via line 40 to specific surface area means, generally designated 42, which include a hydrocyclone 44 having an upstream (bottom) outlet line 46 and a downstream (peak) outlet line 48. A consistency meter 50, a specific surface area meter 52 ( turbidimeter) and flow meter 54 measure consistency, specific surface area, and flow rate through the upstream line 96, respectively. The outputs of these meters are fed through lines 56, 58 and 60, respectively, to the main controller 28, and the stock in line 46 is returned to the system via line 62.

8 7161 78 7161 7

Johdon 48 alavirtajakeen sakeus ja ominaispinta voidaan myös mitata sakeusmittarilla 64 ja ominaispintamittari11a 66 (sa-meusmittarilla). Näiden mittarien tulostukset syötetään johtojen 68 ja 70 vastaavasti 70 kautta pääohjaimeen 28, ja johdossa 48 oleva sulppu palautetaan järjestelmään johdon 62 kautta.The consistency and specific surface area of the downstream fraction of line 48 can also be measured with a consistency meter 64 and a specific surface meter 11a 66 (with a turbidity meter). The outputs of these meters are fed through lines 68 and 70, respectively, 70 to the main controller 28, and the stock in line 48 is returned to the system via line 62.

Virtausta välineisiin 42 ja erityisesti hydrosykloniin 44 säädetään säätövirtausmittarilla 72, joka johdon 74 kautta säätää venttiililä 76 ja niin ollen virtausta johdon 40 läpi.The flow to the means 42, and in particular to the hydrocyclone 44, is controlled by a control flow meter 72 which, via line 74, controls the valve 76 and thus the flow through line 40.

Virtausmittarin ulostulo voidaan yhdistää pääohjaimeen 28 johdolla 78, mutta jos virtaus hydrosykloniin 44 pidetään oleellisesti vakiona, virtausmittarista 72 ei ilmeisesti tarvita suoraa syöttöä pääohjaimeen 28.The output of the flow meter can be connected to the main controller 28 via line 78, but if the flow to the hydrocyclone 44 is kept substantially constant, direct flow from the flow meter 72 to the main controller 28 is apparently not required.

Sakeus johdossa 48 tai 46 voidaan laskea, koska järjestelmään tulevan sulpun sakeus ja virtaus ovat tunnettuja, ja johdossa 46 tai 48 olevan sulpun sakeus ja virtaus määritetään.The consistency in line 48 or 46 can be calculated because the consistency and flow of the stock entering the system are known, and the consistency and flow of the stock in line 46 or 48 is determined.

Välineet 42 syöttävät pääohjaimeen ylävirran ominaispinnan ja painojakeen, kun taas syöttömassan alavirtajae ja ominais-pinta saadaan mittarin 36 välityksellä.The means 42 feed the upstream specific surface and the weight fraction to the main controller, while the downstream fraction and the specific surface of the feed mass are obtained via the meter 36.

Eräässä laboratoriomenetelmässä, jolla määritetään ominaispinta-jakauma, käytetään hydrosyklonilaitetta, jossa näyte saa virrata kaskadina ja eri alavirta- ja/tai ylävirtajakeiden paino-jakeet ja ominaispinta mitataan, niin että tällä tavoin saadaan määritetyksi kuitujen ominaispinnan jakaumakäyrä. Kun tällaiset mekaanisen tai kemimekaanisen massan tiedot merkitään kumulatiiviselle normaalitodennäköisyyspaperille kumulatiivisena ominaispintajakeena prosentteina syötöstä verrattuna ominaispintaan, on todettu, että ne lähenevät suoraviivaista suhdetta massan kuitujen ominaispintojen huomattavalla alueella. Periaatteessa tarvitaan siis vain kaksi pistettä määrittämään koko kuitujen ominaispintajakauma tällä alueella.One laboratory method for determining the specific surface area uses a hydrocyclone device in which the sample is allowed to flow as a cascade and the weight fractions and specific surface area of the different downstream and / or upstream fractions are measured to determine the fiber specific surface area distribution curve. When such mechanical or chemimechanical pulp data are plotted on cumulative normal probability paper as a cumulative specific surface area fraction as a percentage of the feed relative to the specific surface area, it has been found to approach a linear relationship over a significant range of pulp fiber specific surface areas. In principle, therefore, only two points are needed to determine the total specific surface distribution of the fibers in this region.

Ominaispinnan tyypillisiä todennäköisyyskäyriä on esitetty kuviossa 3. Nämä käyrät saatiin laboratoriotietojen perusteella, ja niissä on tarkka lineaarinen suhde kumulatiivisenTypical probability curves for the specific surface are shown in Figure 3. These curves were obtained from laboratory data and have an exact linear relationship to the cumulative

IIII

9 71 61 7 ominaispintajakeen (prosentteina syötöstä) ja ominaispinnan välillä merkittynä kumulatiiviselle todennäköisyyspaperille. Avoimet ja suljetut ympyrät tarkoittavat kahta erilaista kuuma-hierrettä ja avoimet ja suljetut kolmiot kahta erilaista hioketta.9 71 61 7 between the specific surface fraction (as a percentage of the input) and the specific surface marked on the cumulative probability paper. Open and closed circles mean two different hot rubs and open and closed triangles mean two different grinds.

Esillä olevan keksinnön suora-anturissa hydrosyklonin päähal-kaisija oli 51 mm ja sykloni oli varustettu 7,9 mm alavirta-aukolla. Syötön virtaus, sakeus ja ominaispinta (sameus) sekä alavirta- ja ylävirtajakeet mitataan (tai lasketaan) käyttäen syöttötietoja pääohjaimeen 28 sakeusmittäristä 20, virtaus-mittarista 72, sakeusmittarista 50, ominaispintamittarista 52, virtausmittarista 54, sakeusmittarista 64 ja ominaispintamit— täristä 66. Käyttämällä suoraviivaista suhdetta voidaan saada ominaispinnan jakauma alueen yli samoin kuin massan alhainen ominaispintajae, mikä on tärkeä kuitunöyhdän määrityksen kannalta .In the direct sensor of the present invention, the main diameter of the hydrocyclone was 51 mm and the cyclone was provided with a downstream opening of 7.9 mm. Feed flow, consistency and specific surface area (turbidity) and downstream and upstream fractions are measured (or calculated) using input data to main controller 28 from consistency meter 20, flow meter 72, consistency meter 50, specific surface meter 52, flow meter 54, viscosity meter 64 and specific surface 66 the ratio can be obtained from the distribution of the specific surface area over the range as well as the low specific surface fraction of the pulp, which is important for the determination of the fiber fluff.

Vaihtoehtoisesti tai tarkistuksena voidaan käyrän haluttujen pisteiden saamiseksi käyttää syötön ominaispintaa mitattuna mittareilla 36 ja 20 ja sen virtausta (mittari 72) sekä ylävirran ominaispintaa mitattuna mittareilla 62 ja 60 ja sen virtausta (mittari 64) (tai alavirtaa johto 48). Mitkä tahansa kaksi jaetta alavirrasta, ylävirrasta tai syötöstä vcuidaan mitata, niin että saadaan halutut kaksi pistettä hydrosyklo— nin materiaalibalanssista.Alternatively or as a check, the feed specific surface measured by meters 36 and 20 and its flow (meter 72) and the upstream specific surface measured by meters 62 and 60 and its flow (meter 64) (or downstream line 48) can be used to obtain the desired points on the curve. Any two fractions downstream, upstream or inlet can be measured to give the desired two points on the hydrocyclone material balance.

Havaitaan, että massan ominaispintajakauma ja keskiominais-pinta voidaan saada käyttämällä välineitä 42 (tai niiden valittuja osia) ja että näiden parametrien määritykseen käytetty massanäyte palautetaan järjestelmään johtojen 46 ja 48 kautta, jotka ovat yhteydessä johtoon 62.It will be appreciated that the mass surface area distribution and center characteristic surface may be obtained using means 42 (or selected portions thereof) and that the mass sample used to determine these parameters is returned to the system via lines 46 and 48 connected to line 62.

Keksintöä voidaan muunnella poikkeamatta sen ajatuksesta, joka on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.The invention may be modified without departing from the spirit of the invention as defined in the appended claims.

Claims

10 71617

A method for continuously determining the specific gravity distribution of pulp fibers, characterized in that a feed sample of said pulp is continuously divided into an upstream fraction and a downstream fraction in a hydrocyclone device (44), measured from said feed fraction and of said fractions to the measured amounts and specific surfaces of at least two fractions and to a substantially cumulative normal distribution ratio as a percentage of the cumulative specific surface area between the fraction and the specific surface area expressed as input.

Apparatus for continuously determining the specific gravity distribution of pulp fibers, characterized in that it comprises a hydrocyclone device (44) having an upstream discharge line (46) and a downstream discharge line (48), means (34, 40) for feeding pulp to the hydrocyclone device (44) to divide the pulp downstream and means (50, 52, 54, 64, 66, 72) for measuring the specific surface area and amounts of at least two of said feed, upstream and downstream fractions, and a calculator (28) for determining the specific surface area distribution of the fibers based on said measured surfaces and flows, and to the cumulative normal distribution ratio between the cumulative specific surface fraction expressed as a percentage of the input and the specific surface area.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the means for measuring said amounts each comprise means (72, 54) for measuring the flow rate and means for measuring the consistency (50, 64) of the mass to be measured, the consistency measuring means providing a measure of consistency substantially independent of other pulp properties. 11 71617

Device according to claim 2, characterized in that each means for measuring the specific surface comprises means (50, 64) for measuring the consistency substantially independent of the other properties of the pulp and means (52, 66) for measuring the turbidity of the pulp to be measured.

Device according to Claim 4, characterized in that the turbidity measuring means (52, 66) measure the scattered light reflected from the mass to be measured.

Device according to claim 4, characterized in that the means for measuring the specific surface further comprise means for determining said specific surface based on a predetermined relationship between the measured turbidity and consistency and the specific surface.

Device according to claim 5, characterized in that said quantity measuring means comprise means (72, 54) for measuring the flow rate and means (50, 64) for measuring the consistency of the mass to be measured, and that the means for measuring the consistency measure the consistency mainly independently of other pulp properties.