FI71804B - Saett foer framstaellning av fiberskivor enligt den vaota metoden - Google Patents

Description

71 804

Menetelmä kuitulevyjen valmistamiseksi märkämenetelmällä Sätt för framställning av fiberskivor enligt den vara metoden Tämä keksintö kohdistuu menetelmään kuitulevyn valmistamiseksi märkämenetelmällä käyttäen suljettua kiertovesijärjestelmää, jossa menetelmässä lastut, jotka ovat lignosellupitoista materiaalia esikuumennetaan kyllästetyssä höyryssä korotetussa lämpötilassa ja korotetussa paineessa ja 5 tämän jälkeen kuidutetaan atmosfäärisessä tai korotetussa paineessa, kui- dutettu materiaali laimennetaan kiertoveteen niin, että saadaan massasus-pensio märkien levyjen muodostamiseksi, joista vesi poistetaan puristamalla ja samalla lämpöä johtamalla, ja vesi, joka on levyistä puristettu, palautetaan laimennusvaiheeseen.

10

Valmistettaessa kuitulevyä yllämainitun tavan mukaisesti lignosellupitoi-nen materiaali, joka voi olla peräisin mistä tahansa yksivuotisista tai monivuotisista kasveista, kuten havu- tai lehtipuista, oljesta tai bagas-sista jne. hajotetaan tavallisesti ennen kuidutusvaihetta sopivan kokoisik-15 si kappaleiksi, kuten lastuiksi tai silpuksi. Nämä kappaleet, joita yksin kertaisuuden vuoksi tämän jälkeen nimitetään yleisesti "lastuiksi” hajotetaan ja käsitellään mekaanisesti, kuidutetaan massaksi korotetussa lämpötilassa ja paineessa höyryatmosfäärissä. Lämpötila voidaan pitää 125 ja 200°C välillä riippuen lähtöraaka-aineen tyypistä, massan lajista ja käy-20 tetystä jauhatusenergiasta. Kuidutus suoritetaan tavallisesti eri tyyppi sissä levyjauhimissa, kuten koneissa, joissa jauhinelimistä yksi tai molemmat ovat pyöriviä. Lämpötila kuidutuksen aikana pidetään useimmissa tapauksissa alueella 150-170°C välillä ja höyrynpaineen ollessa vastaava. Tulevasta kuitumateriaalista riippuen jauhatusenergia voi vaihdella välil-25 lä 100-300 kWh/tonni, mutta on tavallisesti noin 200 kWh/tonni kuiva-ainet ta, jos puulastut kuidutetaan ja jauhetaan lopullisesti yhdessä vaiheessa.

Jos kuidutus suoritetaan lämpötilassa 170°C ja havupuuta on käytetty lähtömateriaalina, noin 8 % puun kuiva-aineesta liukenee hydrolyysin tulokse-30 na erilaista koostumusta oleviksi polysakkarideiksi lastujen sisältämään veteen ja joutuu osittain kiertoveteen ja osittain valmiiseen kuitulevyyn. Tästä on seurauksena, että kiertovesijärjestelmän ollessa täysin suljettu 2 71804 kuitulevy-yksiköt, kun ne joutuvat kuumapuristuksen alaiseksi, tulevat väriltään tummiksi ja niihin voi myös ilmaantua tummia täpliä ja niillä on myöskin taipumus tarttua puristinlevyihin.

5 Yllä selitettyjen probleemien välttämiseksi on tarpeen, että prosessissa vapautuneen orgaanisen aineen määrä on vähäinen kiertovesijärjestelmässä ja vastaavasti kuitulevyssä. Jotta kiertoveteen olevan liuenneen aineen määrä saataisiin vähäiseksi, on tähän asti ollut tavallista johtaa osa kiertovedestä pois ja korvata se tuorevedellä. Poistettu kiertovesi täy-10 tyy luonnollisesti tehdä haitattomaksi, joka voi tapahtua esimerkiksi haihduttamalla mustalipeän polton yhteydessä tai erilaisin biologisin käsittelyin. Tunnetuilla menetelmillä on kaikilla epäkohtana se, että ne tekevät menetelmän ja sen mukana lopullisen tuotteen kalliimmaksi.

15 Keksinnön päätarkoituksena on aikaansaada uudenlainen menetelmä kuitule- vyihin tarkoitetun massan valmistamisessa vapautuneen orgaanisen aineen pitoisuuden pienentämiseksi kiertovedessä ja tämä tavoite saavutetaan menetelmällä, jolle on tunnusmerkillistä, että kuidutuksen tuloksena saatu massa vedetönnetään ja että näin saatu kuidutusvaiheessa vapautuneen or-20 gaanisen aineksen vesiliuos palautetaan prosessiin imeyttämällä se lastui hin ennen näiden kuidutusta.

Keksinnön mukaisesti on voitu todeta, että jos sisääntulevat lastut impregnoidaan kuidutuksen aikana vapautuneen aineksen vesiliuoksella ja sen 25 jälkeen kuidutetaan 170°C:ssa, liuennut aines sitoutuu käytännöllisesti katsoen täydellisesti massaan eikä sitä voida poistaa vedellä pesemällä. Liuenneen aineksen muuttuminen liukenemattomaan tilaan on tuloksena todennäköisesti useiden luonteeltaan sekä kemiallisten että fysikaalisten prosessien yhteisvaikutuksesta. Liuennut aines on pääasiallisesti polysakka-30 rideja, joihin voivat vaikuttaa sekä polymerisaatio- että kondensaatiopro- sessit ja ne muuttuvat aineksiksi, jotka ovat vaikeasti veteen liukenevia. On myöskin mahdollista, että polysakkaridit absorboituvat niin lujasti kuitujen seinämiin ja niiden pinnalle, että niitä ei voida liuottaa veden avulla pesemällä. Koska on hyvin tunnettua, että on mahdollista imeytettä-35 essä vettä lastuihin, saada 1 tonni havupuulastuja, joiden kuivapitoisuus 3 on 50 % ja täysin kuivaksi laskettuna, absorboimaan 1 m vettä, niin on mahdollista, että täysin suljetussa prosessivesisysteemissä huomattava 3 71804 osa liuenneesta aineksesta palautuu lastuihin ja keksinnön mukaisesti se saadaan haitattomaksi kuidutusprosessissa. Impregnoin ti tällöin suoritetaan sellaisella tavalla, että lastut aluksi pehmitetään käsittelemällä niitä höyryllä 100°C:ssa ja sen jälkeen puristetaan niin, että ylimäärä-5 vesi poistuu niistä ja ne siirretään puristetussa tilassa impregnointi- liuokseen, jossa lastut sitten laajenevat ja absorboivat liuosta. Tämä on joissakin tapauksissa samanaikaisesti paineen alaisena nesteabsorption helpottamiseksi.

10 Se kuinka paljon liuennutta ainesta täytyy tehdä haitattomaksi, riippuu siitä, kuinka paljon liuennutta ainetta voidaan sallia jäävän kuitulevyyn ja se määritetään liuenneen aineen konsentraationa kiertovedessä. Niin kauan kuin kiertoveden konsentraation voidaan sallia olevan niinkin suuri kuin 5,0 %, probleema voidaan usein ratkaista vedentöntämullä lopullinen 15 massa suoraan 50-60 %:n kuivapitoisuuteen mekaanisin keinoin ja käyttämäl lä impregnointiin puristettua vesiliuosta edellyttäen, että liuos täydellisesti voidaan rajoittaa siihen määrään, jonka lastut pystyvät absorboimaan.

20 Jos on pakko alentaa kiertoveden konsentraatio 3 %:in tai vähemmäksi yli määräistä vettä on tavallisesti lisättävä ja vedenpoisto on suoritettava yhdessä tai useammassa vaiheessa, joiden välillä vettä lisätään. Liuenneen aineen pitoisuuden alentamiseksi sanottuun arvoon voi olla tarpeellista lisätä niin paljon vettä massan vedenpoistovaiheen aikana, että puriste-25 tun liuoksen määrä ylittää sen, minkä lastut kykenevät absorboimaan im- pregnoinnin aikana ja sellaisessa tapauksessa liuosta on vähennettävä haihduttamalla määrään, joka on sopiva impregnoimista varten.

Joissakin tapauksissa voi myös olla toivottavaa tehdä haitattomaksi se 30 sakkautunut vesi, joka tulee muista järjestelmän osista, esimerkiksi se vesi, joka puristetaan puusta lastujen höyrytyksen jälkeen ja tämä voidaan sopivasti tehdä käyttämällä sakkautunutta vettä lopullisesti kuidu-tetun kuitumateriaalin laimennukseen ennenkuin siitä mekaanisesti poistetaan vettä liuenneen aineksen poistamiseksi. Sellaisissa tapauksissa saa-35 daan tavallisesti puristetuksi niin paljon liuosta, että sen määrä on välttämätöntä haihduttamalla alentaa tilavuuteen, jonka lastut pystyvät absorboimaan.

4 71804

Puristetun liuoksen haihdutus voidaan suorittaa millä tahansa tunnetulla haihdutusmenetelmällä, mutta se on sopivinta suorittaa alennetussa paineessa, jotta vältettäisiin Inkrustoimisesta aiheutuneet vaikeudet tai haihduttamalla kuumaa vesiliuosta ilman avulla, jolloin vesi poistuu il-5 man ja höyryn sekoituksena.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin eräänä edullisena menetelmän suorittamiseen tarkoitetun laitoksen suoritusmuotona viitaten oheiseen piirustukseen, joka kaaviollisena esittää laitoksen virtauskaavion.

10

Sisääntulevat lastut siirretään kuljettimen 10 avulla höyrytysastiaan 12, jossa ne kostutetaan höyryllä, joka putken 14 kautta imetään syklonista 16, joka kuuluu laitoksen jälkimmäiseen osaan. Märät lastut johdetaan ruuvipuristimeen 18, jossa niistä mekaanisesti puristetaan vettä, joka 15 valuu putken 20 kautta alempana sijaitsevaan säiliöön 22. Ruuvipuristimes- sa 18 muodostunut lastutulppa pakotetaan impregnointisäiliöön 24, jossa sen sallitaan laajentua ja absorboida liuenneita polysakkaridiaineksia yms sisältävää vesiliuosta, joka on saatu poistamalla massasta vettä mekaanisesti laitoksen myöhemmässä vaiheessa ja joka on johdettu impregnointi-20 säiliöön 24 putken 26 kautta. Syöttöruuvin 28 kautta lastut siirretään esikuumentimeen 30, joka on höyrynpaineen alaisena ja johon höyry johdetaan putken 32 kautta, josta putkesta haara 32a avautuu höyrytyssäiliöön 12. Höyryllä kuumennetut lastut siirretään syöttöruuvin 34 avulla moottorilla 38 varustettuun kuiduttimeen 36 ja jauhetaan massaksi. Valmis 25 massa, jossa siihen, astiassa 24 tapahtuneen impregnoinnin aikana johdet tu orgaaninen aine on muuttunut liukenemattomaan tilaan, puhalletaan johdon 40 kautta sykloniin 16. Massa johdetaan syklonista 16 ruuvikuljetti-men 46 avulla vastaanottosäiliöön 48, joka on varustettu sekoitin]aitteel-la. Säiliöstä 22 lähtevä putki 42 johtaa vastaanottosäiliöön 48, ja tämän 30 putken kautta puusta puristettu vesi syötetään pumpun 44 avulla säiliöstä 22 vastaanottosäiliöön. Massa syötetään säiliöstä 48 rännin 50 kautta alas korkeapaineruuvipuristimeen 52, jossa massasta poistetaan vettä mekaanisesti. Näin saatu kuidutusvaiheessa liuennutta orgaanista ainesta sisältävä vesiliuos valuu ruuvipuristimesta 52 putken 54 kautta säiliöön 35 56, josta se pumpataan pumpun 58 avulla putken 60 kautta lämmönvaihtimen 62 läpi jäähdytystorniin 64, jossa osa vedestä haihtuu. Lämmitys esikuumen-timessa 62 tapahtuu höyryllä, joka imetään putken 14a kautta syklonista 718 0 4 16 ja joka poistuu esikuumentimesta johdon 66 kautta. Osa vedestä haihtuu siten tornissa 64, johon ilma johdetaan puhaltimen 68 avulla, höyry/vesi-seokseksi. Haihdutettu liuos pumpataan pumpun 70 avulla putken 26 kautta impregointisäiliöön 24, jossa uusi annos tuoreita lastuja impregnoidaan, 5 kuten aikaisemmin on selostettu.

Korkeapaineruuvipuristimesta 52 massa valuu alas massakyyppiin 72, johon samanaikaisesti johdetaan kiertovettä tankista 74 pumpun 76 avulla putken 78 kautta. Lopullinen massasuspensio pumpataan pumpun 80 avulla putken 82 10 kautta rainanmuodostuskoneelle 84, josta tuleva kiertovesi putken 86 kaut ta kerätään tankkiin 74. Märkä levy siirretään kuumapuristimeen 88, jossa siitä poistetaan mekaanisesti vettä ja se kuivataan lopullisesti lämmön ja paineen alaisena tavalliseen tapaan lopulliseksi tuotteeksi.

15 Keksinnön kuvaamiseksi lähemmin sitä selitetään seuraavassa eräänä suori tusmuotona, jossa on esitetty erilaiset olosuhteet, jotka voivat vallita prosessissa. On kuitenkin tarkoin ymmärrettävä, että tämä on vain esimerkki keksinnöstä ja että se ei ole rajoitettu esitettyihin lukuarvoihin.

20 Esimerkki

Sisääntulevat havupuulastut, joiden tuntisen määrän on oletettu olevan 8000 kg kuiva-ainetta + 8000 kg vettä tunnissa, syötetään höyrytyssäil i -öön 12, johon samanaikaisesti johdetaan 1925 kg höyryä putken 14 kautta, 25 jonka jälkeen lastut, joiden kosteuspitoisuus on 100 %, johdetaan alas ruuvipuristimeen 18, jossa niistä poistetaan vettä 55 %:n kuivapitoisuu-teen samalla kuin 3380 kg 100° vettä virtaa alas säiliöön 22 ja puristettu lastutulppa pakotetaan impregnointisäiliöön 24, jossa sen sallitaan laajentua ja imeä liuenneen polysskkaridiaineksen vesiliuosta, joka ruu-30 vin 28 kautta johdetaan esilämmittimeen 30, jossa vallitsee 170°C vastaa va höyrynpaine ja johon johdetaan höyryä putken 32 kautta. 170°C :een kuumennetut lastut, sekä niissä oleva vesi ja lastujen absorboima orgaaninen aines johdetaan kuiduttimeen 36 ruuvikuljettimen 34 avulla. Valmis massa, jossa impregnointivaiheessa lisätty orgaaninen aines on muuttunut 35 liukenemattomaan tilaan, puhalletaan putken 40 kautta sykloonaan 16.

Syklonista tuleva massa syötetään ruuvin 46 avulla vastaanottosäiliöön 6 71804 48, johon samaan aikaan johdetaan 3380 kg puusta puristettua vettä astiasta 22 pumpun 44 avulla putken 42 kautta. Vastaanottosäiliöstä 48, joka on varustettu tehokkaalla sekoittimella, massa virtaa alas korkeapa!neruuvi-puristimeen 52, jossa se vedetönnetään 55 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Tä-5 ten 10400 kg vettä, jossa on 400 kg liukoista ainesta siitä 640 kg:n ko konaismäärästä, joka on liuennut lastuista, virtaa alas säiliöön 56.

245 kg liuennutta ainesta jää massaan. Tämä liuenneen aineen määrä on saatava jäämään kuitulevyyn, jotta kaikki liuennut materiaali saataisiin haitattomaksi. Koska kuitulevy-yksiköt kuumapuristusvaiheessa sen jälkeen 10 kun niistä on mekaanisesti puristettu kiertovettä 60 %:n kuiva-ainepitoi suuden saavuttamiseksi, sisältävät noin 5200 kg vettä, joka on haihdutettava ja poistettava, kiertoveden voidaan sallia sisältävän 245 kg liuennutta ainetta 5200 kg:n vesimäärää kohden eli 4,5 %. Koska liuos, joka virtaa alas säiliöön 56 sisältää 10400 kg vettä ja 400 kg liuennutta ai-15 nesta, tämä on enemmän minkä lastut normaalisti pystyvät absorboimaan eli määrän, joka tavallisesti ei ylitä 8000 kg vettä/8000 kg kuivia lastuja. Tämän vuoksi 2400 kg vettä täytyy haihduttaa tornissa 64, mikä tapahtuu liuosta esi lämmittämällä. Esikuumennus tapahtuu höyryllä, joka tulee syklonista 16 putken 14a kautta. Tornissa 64 2400 kg vettä haihdu-20 tetaan muodostamaan höyry/ilma seos. Ilma tuodaan puhaltimen 68 avulla.

Liuos, joka jää haihdutuksen jälkeen määrältään 8000 kg vettä ja 400 kg liukoista ainesta, pumpataan impregnointiastiaan 24 putken 26 kautta.

Liuenneen puuaineksen kokonaismäärä voidaan saada haitattomaksi siten, 25 että 400 kg sidotaan massaan kuidutuksen aikana ja 245 kg sitoutuu kui tulevyyn. 5200 kg vettä, joka on haihdutettu kuumapuristimessa, korvataan syöttämällä vettä kiertovesijärjestelmään. Kiertoveden poistamista ei tarvita ja liuenneen orgaanisen aineksen 4,5 %:n pitoisuus kiertovedessä on riittävän alhaisella tasolla, jotta vältettäisiin kuitulevy-yksiköiden 30 värinmuutos kuumapuristusvaiheessa. Lisäksi kaikki puusta puristettu vesi on saatu haitattomaksi.

Claims (5)

7 7 1 8 Ω 4 Pat en 11 ivaat imukse t

1. Menetelmä kuitulevyn valmistamiseksi märkämenetelmäl]ä käyttäen suljettua kiertovesisysteemiä, jossa menetelmässä lignosellupitoista materiaalia sisältävät lastut esikuumennetaan kyllästetyssä höyryssä korotetussa lämpötilassa ja korotetussa paineessa, jonka jälkeen ne kuidute- 5 taan atmosfäärisessä tai korotetussa paineessa, kuidutettu materiaali lietetään kiertoveteen niin, että saadaan massasuspensio märkien levyjen muodostamiseksi, joista vesi poistetaan puristamalla ja lämpöä johtamalla, ja puristettu vesi palautetaan suspensiovaiheeseen, tunnettu siitä, että massasta, joka saadaan kuidutusvaiheessa, poistetaan vettä 10 mekaanisesti ja että näin saatu vesiliuos, joka sisältää kuidutusvaiheessa saatua orgaanista ainesta, käytetään lastujen impregnointiin ennen esikuumennusvaihetta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et-15 tä lastujen impregnointi aikaansaadaan siten, että lastut höyrytetään ja puristetaan, niistä poistetaan vettä mekaanisesti ja johdetaan tämän jälkeen kompressiopaineen alaisena impregnointiliuokseen, joka sisältää kuidutusvaiheessa vapautunutta orgaanista ainesta, ja lastujen annetaan laajeta sanotussa liuoksessa ja siten absorboida liuosta. 20

3. Patenttivaatimuksessa 1 tai 2 esitetty menetelmä, tunnettu siitä, että kuidutettuun massaan lisätään niin paljon vettä, että massa vedenpoistovaiheen jälkeen sisältää liuennutta orgaanista ainesta määrän, joka on sopiva jatkuvalle prosessille. 25

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi, joka poistuu lastujen puristuksen jälkeen, johdetaan kiertovesi-järjestelmään.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristamalla erotettu vesi lastujen impregnoimista varten saatetaan haihduttamalla sisältämään vesimäärän, joka on riittävä impregnoimista varten.