FI78515C - Foerfarande och anordning foer avlaegsnande av latenta egenskaper. - Google Patents

Description

' 78515

Menetelmä ja laite latenssin poistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä latenssin poistamiseksi mekaanista massoista, jossa menetelmässä massaa se-5 koitetaan sekoitussäiliössä korkeintaan 3,5 % sakeudessa ja yli 50°C lämpötilassa. Keksinnön kohteena on myös laite latenssin poistamiseksi.

Latenssi on mekaanisilla massoilla, varsinkin erilaisilla hierremassoilla todettu ominaisuus, jolloin osa 10 kuiduista jähmettyy tietynlaiseen muotoon, kun massaa kuidutuksen jälkeen laimennetaan kylmällä vedellä. Kuidut voivat tällöin olla kiertyneitä, sykertyneitä tai kihar-tuneita. Mikäli massaa jäähdytetään ennen latenssin poistoa on em. muodonmuutos pysyvä.

15 Erään määritelmän mukaan latenssi on standardoidun kylmän (20°C) ja kuumahajotuksen (85°C) mukaisesti käsiteltyjen näytteiden freenessin ero prosentteina kylmä-hajoituksen jälkeen saatuun arvoon verrattuna.

Jauhinmassoille kuten esimerkiksi TMP ja vastaavat 20 massat on todettu, että latenssi on sitä suurempi mitä matalampi freeness ja mitä suurempi ominaisenergian kulutus .

Tavallisella hiokkeella on myös todettu latenssia, mutta niin vähäisessä määrin, että sillä ei ole käytännön 25 merkitystä. Painehiokkeen on oletettu olevan tässä suhte essa tavallisen, atmosfäärisen hiokkeen kaltaista. Suoritetuissa tutkimuksissa on kuitenkin selvinnyt, että paine-hiokkeessa on merkittävän paljon latenssia.

Esimerkkeinä painehiokkeessa esiintyvässä latens-30 sista voidaan mainita, että erään kokeen näytteissä latenssia oli 16 - 21 %. Latenssi ei poistunut prosessissa, vaan sitä oli myös paperikoneen annostelumassassa. Eri painehiomoista otetuista massanäytteistä on lisäksi todettu, että kaikissa on ollut latenssia. Kivenalusmassoissa on 35 latenssin määrä ollut 25 - 30 %.

Aiemmin latenssia on poistettu käsittelemällä 2 78515 massaa mekaanisesti korkeassa lämpötilassa ja matalassa sakeudessa suuressa sekoitussäiliössä. Esimerkkinä sekoi-tussäiliön koosta voidaan mainita n. 500 m·* mikäli kapasiteetti on 500 tonnia/24h. Sekoitettaessa massaa em.

5 säiliössä kuiduille annetaan mahdollisuus suoristua. TMP- laitoksissa säiliö mitoitetaan yleensä 30-50 min viipymälle, 2-3,5 % sakeudelle ja 75-85°C lämpötilalle. Sekoittimina käytetään normaaleja potkurisekoittimia. Energian kulutus on tällöin n. 30 kwh/t.

10 Em* latenssipoistosäiliö on normaalisti sijoitettu ennen massan lajittelua, koska tarvittava lämpötilataso on helpointa saavuttaa ko. kohdassa. Lisäksi on todettu, että latenssin vaikeuttaa sihtien toimintaa. Mikäli latenssin poistoa ei sijoiteta em. kohtaan, niin rejektin jauhatukseen 15 erottuu lajittelussa tarpeettoman paljon hyviä kuituja, mikä johtaa tarpeettomaan kuitujen katkomiseen ja valmiin massan repäisylujuuden laskuun.

Em. tunnetun tekniikan heikkoutena on lähinnä suuri ja kallis sekoitussäiliö ja säiliön sijoitus etenkin val-20 miisiin laitoksiin on huomattavan vaikeata. Heikkoutena on myös pitkä viipymä, vaaleuden lasku ja korkea energian ominaiskulutus·

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja laite, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat 25 pystytään poistamaan. Tähän on päästy keksinnön mukaisen menetelmän avulla, joka on tunnettu siitä, että massaa sekoitetaan massan virtaussuunnassa katsottuna ainakin kahdessa peräkkäisessä, välimatkan päässä toisistaan olevassa sekoitusv^öhykkeessä niin, että kuituihin aikaan-30 saadaan sekoitusvälineillä hydrodynaamisia voimia ja että sekoitusvyöhykkeiden välimatka toisistaan muodostetaan niin suureksi että kuidut ehtivät palautua lepotilaan ennen seuraavaa sekoitusvyöhykettä. Menetelmää voidaan käyttää hyväksi keksinnön mukaisen laitteen avulla, joka puolestaan 35 on tunnettu, että sekoitinlaite käsittää ainakin kaksi I! 3 78515 massan virtaussuunnassa katsottuna peräkkäin, välimatkan päässä toisistaan olevaa, kuituihin hydrodynaamisia voimia synnyttävää sekoitusvälinettä ja että sekoitusvälineiden välimatka toisistaan on sovitettu niin suureksi, että 5 kuidut ehtivät palautua lepotilaan ennen seuraavaa sekoitusvälinettä.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen etuna aiemmin tunnettuun tekniikkaan nähden on se, että latenssin poisto voidaan suorittaa merkittävästi nopeammin, esimer-10 kiksi 0,5-2 min aikana tunnettuun tekniikkaan verattuna. Lisäksi suurikokoisesta sekoitussäiliöstä aiheutuneet hankaluudet jäävät pois, sillä vastaavanlaisen kapasiteetin, 500 tonnia/24h, aikaansaamiseksi tarvitaan sekoitussäiliö, jonka tilavuus on ainoastaan n 10-50 m^ tai useampi vielä 15 pienempi säiliö.

Latenssin poiston merkityksen selventämiseksi voidaan tässä yhteydessä vielä tuoda esille seuraavat seikat.

Latenssin poisto alentaa freenesstasoa, vastaavan 20 freenessmuutoksen aikaansaanti hiomakoneessa kuluttaa huomattavasti enemmän energiaa kuin latenssin poistoprosessi. Siten jokainen tuotteeseen jäävä latenssiprosentti aiheuttaa ylimääräisiä kustannuksia. Esim. freeness-arvon lasku hionnassa arvosta 130 arvoon 100 vie energiaa n. 100 kwh/t. 25 Vastaava freeness-arvon lasku latenssinpoistimessa vie energiaa vain n. 20-25 kwh/t.

Latenssin poistolla on myös huomattava vaikutus painehiokkeen sidospotentiaaliin, joten latenssin poisto parantaa veto-, puhkaisu-, märkä- ja pintalujuuksia merkit-30 tävästi. Näin ollen paperin lujuusominaisuudet ja ajettavuus paranevat tai paperin selluosuutta voidaan alentaa.

Ellei massasta ole poistettu latenssia niin vääristyneeseen muotoon jähmettyneet kuidut käyttäytyvät tikkuisuusmäärityksessä kuten tikutkin. Esimerkiksi Sommer-35 ville-määrityksessä ne erottuvat tikkujakeeseen. Latenssin 4 78515 poistolla voidaan siten vaikuttaa erittäin paljon paine-hiokkeen tikkuisuusarvoihin. Kun latenssin poisto alentaa myös paperin huokoisuutta saadaan paperiin sileämpi pinta ja tiiviimpi rakenne, jotka kumpikin merkitsevät 5 parempaa paperin painettavuutta.

Esimerkkiarvon energiakulutuksen pienemisestä voidaan mainita n. 10 % muutos. Veto-, puhkaisu- ja märkälujuus paranevat puolestaan 7-10 %. Huokoisuus pienenee n. 10 % ja tikkuisuus puolestaan n. 30 %. Kaikki 10 em. arvot liittyvät painehiokkeeseen ja tarkoittavat latenssin poiston vaikutusta valmiin lajittellun paine-hiokkeen laatuun. Latenssin poisto tulee kyseeseen myös kuumahierteellä ja muilla suursakeusjauhetuilla massoilla kuten esim. rejektiomassoilla.

15 Em. seikkojen lisäksi on vielä huomattava, että kun latenssin poisto tehdään edullisimmalla tavalla eli ennen lajittelua niin vaikutukset ovat edellä esitettyjä suuremmat. Oletettavasti tällöin valmiin massan repäisy-lujuus paranee kun pitkiä kuituja ei tarpeettomasti 20 ohjaudu rejektijauhatukseen.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa selvittämään tarkemmin oheisessa piirustuksessa esitettyjen edullisten suoritusesimerkkien avulla, jolloin kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen laitteen 25 erästä sovellutusmuotoa sivulta nähtynä periaatekuvantona, kuvio 2 esittää kuvion 1 sovellutusmuotoa laitteen pituussuunnassa nähtynä kuvantona, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen laitteen toista sovellutusmuotoa sivulta nähtynä periaatekuvantona, 30 kuvio i esittää kuvion 3 sovellutusmuotoa ylhäältä nähtynä kuvantona kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen laitteen se-koitusvälineen erästä toteutusmuotoa, kuvio 6 esittää kuvion 5 mukaista sekoitusvälinettä 35 kuvion 5 nuolten VI - VI mukaisena kuvantona ja

II

7851 5 5 kuvio 7 esittää kuvion 5 mukaista sekoitusväli-nettä nähtynä kuvion 5 nuolen VII suunnasta.

Kuvioiden 1 esimerkissä on viitenumeron 1 avulla esitetty sekoitussäiliö. Viitenumeron 2 avulla on esitetty 5 yleisesti sekoitinlaite, joka on sovitettu sekoitussäiliön 1 sisään. Sekoitinlaite 2 muodostuu akselista 3 ja akselille sovitetuista sekoitusvälineistä 4. Sekoitinlaitetta pyöritetään moottorin 5 ja voimansiirron 6 avulla. Sekoi-tussäiilö 1, moottori 5 ja voimansiirto 6 on tuettu 10 alustaan tukien 7, 8 avulla.

Käsiteltävän massan sisääntuloaukko on merkitty kuvioihin viitenumeron 9 avulla ja käsitellyn massan poisto-aukko puolestaan viitenumeron 10 avulla.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on olennaista, 15 että säiliöön 1 syötettyä massaa sekoitetaan massan vir- taussuunnassa katsottuna ainakin kahdessa peräkkäisessä sekoitusvyöhykkeessä, joiden sekoitusvyöhykkeiden välimatka toisistaan on sovitettu niin suureksi, että kuidut ehtivät palautua lepotilaan ennen seuraavaa sekoitusvyö-20 hykettä.

Sekoitusvyöhykkeissä kuituihin kohdistetaan se-koitusvälineiden 4 avulla hydrodynaamisia voimia. Em. hydrodynaamiset voimat ovat esimerkiksi kuituihin kohdistuvia leikkausvoimia, jotka suoristavat kuituja. Kukin 25 sekoitusvyöhyke muodostetaan sekoitusvälineen 4 avulla.

Kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuodoissa sekoitusvälineet on muodostettu akselille 3 välimatkan päähän toisistaan muodostetuista roottoreista. Rottorit voivat olla esimerkiksi kuvioiden 5-7 mukaisia elimiä.

30 Ideana keksinnössä on se, että kuituihin kohdis tetaan em. hydrodynaamisia voimia sekoitusvälineiden 4 avulla niin, että kuidut ehtivät aina jokaisen sekoitus-välineen 4 (sekoitusvyöhykkeen) jälkeen palautua lepotilaansa ennen seuraavaa sekoitusvälinettä (sekoitusvyö-35 hykettä).

6 78515

Kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuodossa säiliö 1 on vaakasuorassa asennossa ja sekoitinlaite 2 on muodostettu yhdestä massan virtaussuunnassa olevasta akselista 4, johon on sovitettu välimatkan päähän toisistaan olevia 5 sekoitusvälineitä 4, esim. kuvioiden 5-7 mukaisia rootto-reita. Roottoreiden lukumäärää ei ole rajattu ylöspäin, olennaista on se, että roottoreita on vähintäin kaksi, jolloin niiden väliin saadaan muodostettua em. kuitujen palautumisalue. Sekoitusvälineiden 4 määrä voi vaihdella, 10 edullinen määrä on esimerkiksi 6-12 roottoria.

Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty keksinnön mukaisen laitteen toinen sovellutusmuoto, Kuvioissa 3 ja 4 on se-koitussäiliö merkitty viitenumeron 21 avulla. Viitenumeron 22 avulla on puolestaan yleisesti merkitty sekoitinlaite, 15 joka on sovitettu sekoitussäiliön 21 sisään. Tässä sovel-lutusmuodossa sekoitinlaite 22 on muodostettu kolmesta rinnakkaisesta, virtauksen suuntaisesti sovitetusta akselista 23a, 23b, 23c. Välimatkan päässä toisistaan olevat sekoitusvälineet 24 on tässä sovellutusmuodossa muodostettu 20 aina kolmesta roottorista 24a, 24b, 24c, jotka sijaitsevat olennaisesti samalla tasolla, ts. kukin sekoitinväline 24 joka muodostaa sekoitusvyöhykkeen, on muodostettu kolmesta roottorista 24a, 24b, 24c. Kahden peräkkäisen sekoitin-välineen 24 välinen etäisyys toisistaan on valittu niin, 25 että kuidut ehtivät aina palata lepotilaansa ennen seuraavaa sekoitinvälinettä.

Sekoitinlaitteen 22 akseleita 23a, 23b, 23c pyöritetään moottoreiden 25 ja voimansiirron 26 avulla. Moottoreiden 25 sijaintia säiliön ympärillä voidaan vaihdella 30 esim. käytössä olevan tilan mukaisesti. Sekoitussäiliön 21 ja moottorit 25 on tuettu alustaan tukien 27, 28 avulla.

Käsiteltävän massan sisääntuloaukko on merkitty kuvioihin viitenumeron 29 avulla ja käsitellyn massan poistoaukko puolestaan viitenumeron 30 avulla.

35 Kuvioiden 3 ja 4 mukaisen suoritusmuodon sekoitus- it 7 78515 välineiden 24 roottorit 24a, 24b, 24c voivat olla esimerkiksi kuvioiden 5-7 mukaisia elimiä. Roottoreiden siivet 31 voivat olla valmistetut esimerkiksi kuvan 5, 6 tai 7 mukaiset. Siipien 31 reunat, jotka iskeytyvät kuituihin 5 toimivat tällöin hydrodynaamisia voimia synnyttävinä eliminä. Siivet 31 voidaan kiinnittää sopivaan keskiöön 32 millä tahansa sopivalla tavalla. Roottorit voidaan kiinnittää keskiöstä 32 akseliin millä tahansa sopivalla tavalla.

10 Molemmissa em. suoritusmuodossa voidaan massan pyöriminen säiliössä sekoitinvälineiden mukana estää tai ainakin olennaisesti vastustaa sekoitinlaitteen akselin tai akseleiden suunnassa ulottuvilla virtauksenestoväli-neillä. Em. virtauksenestovälineet on merkitty kuvioon 4 15 viitenumeron 33 avulla. Em. virtauksenestovälineet 33 voidaan muodostaa esim. levyistä, jotka kiinnitetään säiliön sisäpintaan. Virtauksenestovälineet voivat olla esim. suoria tai ruuvimaisesti säiliön ympäri kiertäviä elimiä.

Kuvioiden suoritusmuotojen mukaisten laitteiden 20 toiminta on periaatteessa seuraava. Käsiteltävä massa syötetään korkeintaan 3,5 % sakeudessa ja yli 50°C lämpötilassa sisääntuloaukon kautta sekoitussäiliöön. Massaa sekoitetaan pyörittämällä sekoitinlaitetta, jolloin sekoi-tusvälineinä toimivien roottoreiden siivet 31 törmäävät 25 massan kuiluihin ja aiheuttavat kuituihin hydrodynaamisia voimia, jotka suoristavat kuituja. Jokaisen sekoitusvälineen jälkeen massan kuidut palautuvat lepotilaan .ennen seuraavaa sekoitusvälinettä. Käsitelty massa poistetaan poistoaukon kautta.

30 Edellä esitettyjä suoritusesimerkkejä ei ole miten kään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa monin eri tavoin. Näin ollen on selvää, että keksinnön mukaisen laitteen tai sen osien ei tarvitse olla juuri sellaisia 35 kuin kuvioissa on esitetty vaan muunlaisetkin ratkaisut 8 78515 ovat mahdollisia. Sekoitussäiliön kokoa ja muotoa ei ole rajoitettu. Sekoitusvälineiden lukumäärää ei ole myöskään rajoitettu. Sekoitusvälineinä voidaan käyttää myös muunlaisia ratkaisuja kuin kuvioiden 5-7 mukaisia roottoreita 5 tai niistä muodostettujen ryhmiä. Sekoitinlaitteen akseleiden lukumäärää ei myöskään ole rajoitettu. Akseleiden pyörimisliikkeet voivat olla myös erilaisia jne. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa sekä ilmakehän paineessa, että ylipaineessa. Ylipaineessa tapahtuva käsittely 10 voidaan suorittaa nyös yli 100°C lämpötilassa. Sekoitus-säiliö voi tällöin sijaita esimerkiksi painehiomakoneen poistokanavassa, niin että käsittely tapahtuu painehioma-knnpori toimintapaineessa ia -lämpötilassa. Menetelmä ei kuitenkaan rajoitu painehiontaan vaan sitä voidaan käyttää 15 muidenkin mekaanisten massojen kuten esim. kuumahierteiden tai jauhettujen rejektien yhteydessä. Massan syöttöaukon ei myöskään välttämättä tarvitse olla sijoitettu niin kuin kuvioiden esimerkeissä vaan muunlaisetkin ratkaisut ovat mahdollisia. Syöttöaukko voi olla esim. poistoaukon 20 paikalla ja päinvastoin.

li

Claims (10)

1. 9 78515
2. 1. Menetelmä latenssin poistamiseksi mekaanisista massoista, jossa menetelmässä massaa sekoitetaan säiliössä 5 korkeintaan 3,5 % sakeudessa ja yli 50°C lämpötilassa, tunnettu siitä, että massaa sekoitetaan massan virtaussuunnassa katsottuna ainakin kahdessa peräkkäisessä, välimatkan päässä toisistaan olevassa sekoitusvyöhykkeessä niin, että kuituihin aikaansaadaan sekoitusvälineillä (4, 10 24) hydrodynaamisia voimia ja että sekoitusvyöhykkeiden välimatka toisistaan muodostetaan niin suureksi että kuidut ehtivät palautua lepotilaan ennen seuraavaa sekoitus vyöhykettä .
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä 15 tunnettu siitä, että sekoittaminen tehdään ilmakehän painetta korkeammassa paineessa.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekoittaminen tehdään yli 100°C lämpötilassa.
5. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan pyöriminen sekoitusvyöhykkeissä sekoituselinten (4, 24) mukana estetään tai olennaisesti hidastetaan säiliön (1) sisäseinämiin kiinnitettyjen virtauksenestovälineiden (33) avulla. 25 5.Laite latenssin poistamiseksi mekaanisista massoista, joka laite käsittää massan sekoitussäiliön ja sen sisään sovitetun sekoitinlaitteen sakeudeltaan korkeintaan 3,5 % ja lämpötilaltaan yli 50°C olevan massan sekoittamiseksi, tunnettu siitä, että sekoitinlaite (2, 30 22) käsittää ainakin kaksi massan virtaussuunnassa katsot tuna peräkkäin, välimatkan päässä toisistaan olevaa, kuituihin hydrodynaamisia voimia synnyttävää sinänsä tunnettua sekoitusvälinettä (4,24) ja että sekoitusvälineiden (4,24) välimatka toisistaan on sovitettu niin suureksi, et-35 tä kuidut ehtivät palautua lepotilaan ennen seuraavaa sekoitusvälinettä (4,24). 10 7851 5
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että sekoitinlaite (4) on muodostettu massan virtauksen suuntaisesti sovitetusta akselista (3), johon on välimatkan päähän toisistaan sovitettu ainakin 5 kaksi sekoitusvälineenä (4) toimivaa roottoria.
7. 7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että sekoitinlaite (22) on muodostettu kahdesta tai useammasta rinnakkaisesta massan virtauksen suuntaisesti sovitetusta akselista, (23a, 23b, 23c), 10 joista kuhunkin on välimatkan päähän toisistaan sovitettu ainakin kaksi roottoria, jolloin eri akseleiden olennaisesti samalla tasolla olevat roottorit (24a, 24b, 24c) on sovitettu yhdessä muodostamaan sekoitusvälineen (24).
8. 8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, 15 tunnettu siitä, että roottorin siipien (31) reunat on sovitettu toimimaan hydrodynaamisia voimia synnyttävinä eliminä.
9. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että säiliö (1) on varus- 20 tettu olennaisesti sekoitinlaitteen (2, 22) akselin/akselien (3, 23a, 23b, 23c) suunnassa ulottuvilla massan pyörimistä vastustavilla virtauksenestovälineillä (33).
10. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksenestovälineet (33) on 25 muodostettu akselin/akselien (3, 23a, 23b, 23c) suunnassa ruuvimaisesti ulottuvista levyistä. u 78515 Patentkrav;