FI81618C - Foerfarande foer anordning foer framstaellning av papper. - Google Patents

Description

81 618 MENETELMÄ JA LAITE PAPERIN VALMISTAMISEKSI - \

Keksintö koskee paperin ja kartongin valmistusta ja erityisesti menetelmää ja laitetta kuitujen käsit-5 telylaitteen säätämiseksi sellaisen paperin valmistusta varten, jolla on halutut ominaisuudet.

Paperi- ja selluloosatuotteiden koneellisessa valmistuksessa paperin valmistusmateriaali, tunnetaan massana, muodostuu puu- tai kasvikuitujen vesisuspen-10 siosta, jotka on erotettu kemiallisin tai mekaanisin keinoin. Näihin kuituihin on yhdistetty lisäaineita, kuten väriaineita, aluminiumia, savea tms. haluttujen omnaisuuksien antamiseksi valmiille paperituotteille.

Kuitumasean valmistus on mitä kriittisin pro-15 sessivaihe, joka vaikuttaa suuresti lopputuotteen laatuun ja fysikaalisiin ominaisuuksiin. Puu- ja luonnonkuitujen ominaisuudet vaihtelevat jopa saman kasvilajin näytteessä seurauksena kasvutekijöiden eroista. Muita vaihteluja aiheuttavat kemialliset ja mekaaniset proses-20 sit, joilla puun rungot muutetaan yksittäisiksi sel-luloosakuiduiksi. Yhdenmukaisuuden parantamiseksi kuitujen lopullinen valmistus ennen niiden muodostusta arkiksi paperikoneessa tapahtuu käsittelemällä kuitu-sulppu hollantereina ja jauhimina tunnetuilla koneilla. 25 Näihin koneisiin kuuluu tyypillisesti pyöriviä osia, jotka on sijoitettu vasten metalli- tai hiomapintoja, ja vastaavia kiinteitä osia, jotka on sijoitettu vasten metalli- tai hiomapintoja.

Toiminnan aikana pyöriviä osia pidetään sääde-30 tyllä hyvin pienellä etäisyydellä viereisestä vastaavasta metalli- tai hiomapinnasta, joka on niitä vasten. Kuidut murskautuvat pumppaamalla ne eulppuna välitilan kautta. Kuidut, jotka ovat alunperin suhteellisen pehmeitä ja putkilomaisia muodoltaan, murskautuvat, ja 35 niiden ulkopinnat muodostavat hienoja fibrillejä, jotka tarttuvat tai muotoutuvat yhteen muodostettaessa sulppu arkiksi, mikä vaikuttaa huomattavasti valmiin tuotteen 2 81618 lujuuteen.

Käytännön kokemuksen perusteella jauhatuksen optimiaste määritetään kullekin eritylstuotteelle. Lilan alhainen jauhatusaste voi aiheuttaa alhaisen lujuuden 5 tuotteessa; Illan pitkälle viety jauhatus voi vaikuttaa haitallisesti opasiteettiin, koostumukseen ja muihin ominaisuuksiin sekä lisäksi tuoda mukanaan merkittävän energiahäviön.

Useiden hollantereiden ja jauhlmlen toiminta 10 rinnan on tarpeen massan tuottamiseksi yhtä paperikonetta varten. Käytännön syistä, kuten rutiinimaisen ylläpidon vuoksi, jauhlmlen sisäinen mekaaninen tila voi vaihdella. Esim. jauhlmlen uudelleen kunnostus toteutetaan jaksottain pysäyttämällä yksi yksikkö toisten 15 yksiköiden jatkaessa tuotantoa rinnakkaisessa järjestelmässä. Täten sarja jauhimia syöttäen yhtä paperikonetta voi sisältää uusia tai uudelleen kunnostettuja yksiköitä, kun taas toiset ovat kuluneita ja valmiita uudelleen kunnostusta varten. Tällaisten kunnoltaan 20 epätasaisten jauhlmlen vaikutus puukuituhin vaihtelee suuresti, uudelleen kunnostetut koneet kuluttavat vähemmän energiaa halutun jauhatustuloksen aikaansaamiseksi verrattuna kuluneisiin koneisiin. Uudet tai uudelleen kunnostetut koneet voivat myös pyrkiä leikkaamaan suu-25 remman osan kuiduista kuin kuluneet koneet.

Halutun kuitukäsittelyn aikaansaamiseksi paperitehtaissa hollantereita ja jauhimia pyritään säätämään etukäteen määrätyn syötetyn energian määrän suhteen perusteella/tonni kuitumassaa, yksiköissä 30 hvt/p. Kuitusulppu johdetaan hollantereiden ja jauhimien kautta, kunnes haluttu hv/h on käytetty kuitutonnia kohden järjestelmässä. Mutta kuten yllä on todettu, yhdenmukainen energiansyöttö ei välttämättä tuo mukanaan yhdenmukaisesti käsiteltyä kuitumassaa, koska koneiden 35 sisäinen kunto voi vaihdella.

Tähän mennessä tiettyä kuituseosta varten saavutettua jauhatusastetta ei ole kyetty varmistamaan 3 81618 ennen kuin kuitu on muodostettu kuivatuksi arkiksi, jonka näytteille on aika ajoin tehty sarja fysikaalisia testejä laadun tarkkailemiseksi. Jatkuvasti toimivan paperikoneen keskeytyksettömän syötön aikaansaamiseksi, 5 kuitenkin sallien tuotteen ja muodostuksen muutokset, hollanterit ja jauhimet tyhjennetään suuriin käyttö-säiliöihin, jotka syötetään jaksottain paperikoneeseen. Täten saattaa kestää useita tunteja ennen kuin jauhettu massapanos muodostetaan arkeiksi niin, että jauhatus-10 tulos voidaan vahvistaa. Jos fysikaaliset kokeet osoittavat, että ali- tai ylijauhatusta on tapahtunut, mikään korjaus jauhimilla energian käytön muuttamiseksi mas-satonnia kohden ei vaikuta lopulliseen paperilaatuun pitkän ajanjakson kuluessa, jonka aikana standardin 15 alittavaa tuotetta valmistetaan. Käytetyn energian kustannukset ja alempilaatuisen tuotteen mahdollinen hinnanalennus voivat olla merkittäviä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä paperin valmistamiseksi ja laite paperin 20 valmistamiseksi menetelmän mukaisesti siten, että edellä esitetyt epäkohdat poistuvat tai ne olennaisesti vähenevät .

Esillä olevan keksinnön ensimmäisen sovellutuksen mukaan on kehitetty menetelmä paperin valmistamisek-25 si kuitumassasta, jossa menetelmässä massa syötetään säädettävän jauhinlaitteen kautta, jauhettu massa analysoidaan käyttäen kuituanalysointilaitetta luonteenomaisen ulostuloinformaation saamiseksi, ulostuloin-formaatiota verrataan vertailuinformaatioon, joka on 30 saatu halutun laatuisen paperin valmistukseen käytetyn massan aiemmasta analyysistä, säädetään jauhinlaitetta massan valmistamiseksi, jonka analyysi antaa ulostuloinformaation, joka on olennaisesti sama kuin vertailuin-formaatio.

35 Esillä olevan keksinnön toisen sovellutuksen mukaan on kehitetty laite paperin valmistamiseksi kuitu-massasta, johon laitteeseen kuuluu kuituanalysointilaite 4 81618 jauhetun massan analysoimiseksi ja luonteenomaisen ulostuloinformaation muodostamiseksi, rekisteröintilai- \ te rekisteröimään vertailuinformaatio, joka on saatu halutun laatuisen paperin valmistukseen käytetyn tun-5 netun massan aiemmasta analyysistä, laite ulostuloinformaation vertaamiseksi vertailuinformaatioon ja laite ulostuloinformaation ja vertailuinformaation välisen vastaavuuden perusteella jauhimen säätämiseksi massan valmistusta varten, jonka analyysi antaa ulostuloinfor-10 raaation, joka on olennaisesti sama kuin vertailuinformaatio.

Kuituanalysointilaitteeseen kuuluu edullisesti kuitujen hienorakeisuusjakauman analysointilaite, joka laskee kuitujen lukumäärän kuitupaksuuksien alueella 15 näytteessä, jolla on valittu kuitupaksuus.

Ensisijaisessa muodossa kuitujen hienorakei-suuden jakauman analysointilaitteen ulostuloinformaatio sisältää kuitujen hienorakeisuuden jakaumakäyrän, joka on saatu piirtämällä kuitujen paksuus kuitujen määrän 20 funktiona mainitulla kuitujen paksuusalueella, ja jau-hinta säädetään massan tuottamiseksi, jonka analyysi antaa kuitujen hienorakeisuusjakaumakäyrän, joka on olennaisesti sama kuin vertailukäyrä, joka on saatu analysoimalla halutut ominaisuudet omaavan paperin 25 valmistukseen käytetty tunnettu massa.

Keksinnön erästä sovellutusta kuvataan, esimerkinomaisesti, viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää kaaviomaisesti osaa paperin 30 valmistusjärjestelmästä; kuva 2 esittää käyrää kuidun paksuus kuitujen lukumäärän funktiona neljästä näytteestä samasta kuitu-massasta, jokainen näyte on saatu käyttäen eri jauhatus-aikaa; ja 35 kuva 3 esittää samantapaista käyrää kuin kuva 2 kuitujen eri seoksesta.

Kuten nähdään kuvasta 1, paperin valmistus- 5 81 61 8 järjestelmään kuuluu pumppu 11, joka pumppaa massaa pitkin putkea 12 jauhatuslaltteen 13 kautta ja varasto-säiliöön 15 putken 14 kautta. Jauhatuslalte 13 voi olla hollanterl tai jauhin, kuten edellä on kuvattu tai 5 minkälainen tahansa sinänsä tunnettu sopiva laite.

Säiliöstä 15 massa pumpataan pumpulla 17 putkien 16 kautta syöttösäiliöön 18. Massan pinta säiliössä 18 säädetään kellukeventtlllln 15 avulla. Massa syötetään säiliön 18 pohjalta suuttlmen 20 kautta jatkuval-10 le vllranauhalle 21, joka kulkee telojen 22 ympäri. Viiran 21 liikkuminen aiheuttaa massan muodostuksen ohueksi kerrokseksi nauhalle 21. Tämä ohut kerros kuivataan saattamalla se kulkemaan ohi lämmitettyjen pintojen muodostaen paperia tai kartonkia.

15 Näytteenottolaite 23 on yhdistetty näytteenot- toputken 24 avulla putkeen 14 jauhatuslaltteen 13 ala-virran puolella. Näytteenottolaite 23 poistaa jatkuvasti pienen näytteen massasta putkesta 14 ja pumppaa näytteen putken 25 kautta kuitu analysointilaitteeseen 26, johon 20 kuuluu kuitujen hienorakeisuusjakauman analysointilaite mallia FDA 200, jota valmistaa Information Electronics Ltd., Canberra, Australia.

Kuitujen hienorakeisuuden analysointilaitteelle (ei esitetty) on tunnusomaista kapea putki tai kanava, 25 jonka kautta paperia muodostavan kuitusulpun näyte virtaa, ja laseroptinen järjestely, joka tarkkailee sulppua kanavan läpinäkyvän osan kautta. Tyypillisesti läpinäkyvässä osassa on yhdensuuntaiset optisesti litteät sivut, jotka ympäröivät kapeaa tiehyttä, lasersäde 30 on järjestetty lävistämään kanavan kumpikin sivu ja sisällä oleva kuitusulppu ja törmäämään laserkohteeseen kanavan vastakkaisella puolella.

Lasersäde ja kohde on järjestetty tarkkailemaan virtauskanavan pyöreätä aluetta, jonka kehän halkaisija 35 on olennaisesti vähemmän kuin tarkkailtavien kuitujen keskipituus. Täydentävä elektronijärjestelmä on järjestetty muodostamaan signaali väliin tulevan kuidun ai- 6 81618 heuttaessa laserkohteen hetkellisen maksimihimmennyk-sen. Koska tarkkailuympyrän halkaisija on määrätty, havaidun kuidun pituus on ympyrän halkaisija, ja muodostetun signaalin suuruus vaihtelee kohteen pinta-alan 5 suhteessa, joka on kuidun pimentämä, ja signaali voidaan tällöin laskea kuidun paksuuden tai hienorakeisuuden mukaan. Kuitujen hienorakeisuuden jakauman analysointilaitteen eräässä sovellutuksessa kehämäinen tarkkailu-alue on jaettu kahteen puoliskoon, jolloin jakava viiva 10 on yhdensuuntainen virtaussuunnan kanssa jakaen täten tarkkailuikkunan kahdeksi puolipyöreäksi puoliskoksi. Laserkohde on samalla tavoin järjestetty muodostamaan erillinen signaali kummastakin tarkkailevan ikkunan puolipyöreästä alueesta.

15 Vastaavassa elektronisessa mittausjärjestelmäs sä kuidun täytyy himmentää yhtäsuuri pinta-ala kummastakin puolipyöreästä kohteesta ja aiheuttaa täten kaksi yhtäsuurta samanaikaista sähköistä signaalia vastaten sen mitattua paksuutta tullakseen hyväksyttäväksi rekis-20 teröintimielessä.

Jos sähköiset signaalit, vastaten kahta puoli-pyöreätä aluetta, eivät ole yhtä suuret, tämä johtuu siitä, että kuitu kulkee vain osittain yli tarkkailuikkunan tai koska enemmän kuin yksi kuitu kulkee laserop-25 tiikan ohitse. Tällaiset signaalit voivat olla virheellisiä, ja niitä ei hyväksytä rekisteröintimielessä. Käytännössä rekisteröitäviksi hyväksytyt kuidut muodostavat 20 - 35 % tarkkailtavasta kuitumäärästä.

Tämä laite muodostaa kuitujen paksuusaluetta 30 varten kuitujen määrän lukemat näytteestä, jolla on valittu kuidunpaksuus. Kuidun hienorakeisuuden jakauma-käyrä saadaan piirtämällä kuidun paksuus kuidun määrän funktiona. Edullisesti kuidun paksuuksien alue on 7 - 64 μιη, ja kuitujen määrä saadaan lisäyksillä 1 μιη. Näytteen 35 analysoinnin jälkeen se tyhjennetään putken 27 kautta varastosäiliöön 15.

Kuitujen hienorakeisuuden jakaumakäyrää ver-

II

81 618 7 rataan rekisterissä olevaan vertailukäyrään, joka on saatu analysoimalla halutut ominaisuudet omaavan paperin valmistukseen käytetty massa. Korjaussignaali määritetään mitatun käyrän ja vertailukäyrän eron perusteella, 5 ja se muodostetaan kuituanalysointilaitteen 26 avulla ja siirretään linjaa 28 pitkin jauhatuslaitteen 13 säätämiseksi. Analysointilaite 26 muodostaa jatkuvasti ver-tailusignaalin, kunnes kuidun hienorakeisuutta kuvaava massasta mitattu käyrä on olennaisesti sama kuin ver-10 tailukäyrä.

Kuva 2 esittää käyrää kuidun paksuus kuitujen lukumäärän funktiona neljästä kuitunäytteestä. Testin-äytteet muodostuivat puhtaista valkaisemattomista kuusi-kuiduista, valmistettiin sulfaattiprosessilla ja jauhet-15 tiin erillään samassa jauhimessa, jauhamisajat on esitetty alla taulukossa.

Näyte No Jauhamisaika/ Ekvivalentti ener- min giasyöttö hv t/p 20 (0,736kWt/p) 1 0 o 4 10 2.84 2 20 5.53 3 45 12.72 25

Kuitujen hienorakeisuusjakauma kustakin näytteestä kuiduille, joiden hienorakeisuus tai olennainen paksuus oli välillä 7-64 μπι, mitattiin käyttäen analysointilaitetta FDA 200 normaalin toimintamenettelyn 30 mukaisesti. Mittaukset suoritettiin käyttäen 10.000 laskettua kuitua ja toistettiin useita kertoja, tuloksista laskettiin keskiarvot ja ne on esitetty graafisesti kuvassa 2. Numeroilla 1, 2, 3, 4 merkityt käyrät vastaavat näytenumerolta, jotka on esitetty taulukossa 35 yllä.

Kuva 3 esittää samaan tapaan graafisesti mittauksia neljästä näytteestä, jotka muodostuivat kuusi- β 81618 ja pihtakuusikuitujen seoksesta, jokaisen näytteen jauhamisajat on esitetty alla taulukossa.

näyte no Jauhamisaika/min 5 5 0 8 10 7 20 6 45 10 Numeroilla 5, 6, 7, 8 merkityt käyrät vastaavat yllä olevassa taulukossa käytettyjä näytenumerolta.

Nämä viivat kuvaavat kuitujen heinorakeisuus-jakaumaa näytteistä, ja esillä oleva keksintö perustuu siihen havaintoon, että jokainen käyrä riippuu yhden-15 mukaisesti ko. erityisen kuidun tai kuitujen seoksen jauhatusasteesta ja näytteen paperin valmistuslaadusta, josta se on johdettu. Rekisteröimällä kuitujen hienora-keisuusjakaumakäyrä näytteistä massasta ja samasta massasta valmistetun paperin ominaisuudet, on mahdollis-20 ta saada yllä mainitut vertailukäyrät vastaten halutut ominaisuudet omaavan paperin valmistukseen käytettyä tunnettua massaa.

On ilmeistä, että esillä oleva keksintö, otettaessa näyte ja määritettäessä se välittömästi jauhatuk-25 sen jälkeen, mahdollistaa nopean kuitujauhatuksen optimin säädön halutut ominaisuudet omaavan yhdenmukaisen paperituotteen valmistamiseksi.

Edellä on kuvattu ainoastaan yhtä esillä olevan keksinnön sovellusta, ja sen sovellutukset voivat vaih-30 della, kuten on tunnettua alan ammattimiehelle, keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (9)

9 81618

1. Menetelmä paperin valmistamiseksi kuitumaisesta massasta, jolloin massa johdetaan säädettävän 5 jauhinlaitteen kautta, jauhettu massa analysoidaan käyttäen kuituanalysointilaitetta luonteenomaisen ulostuloinformaation saamiseksi, tunn ettu siitä, että ulostuloinformaatiota verrataan vertailuin-formaatioon, joka on saatu halutut omainaisuudet omaavan 10 paperin valmistukseen käytetyn tunnetun massan aiemmasta analyysistä, ja jauhatuslaitetta säädetään massan valmistamiseksi, jonka analyysi antaa ulostuloinformaation, joka on olennaisesti sama kuin vertailuinformaatio.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään kuitujen hienojakoisuusjakauman analysointilaitetta, joka muodostaa kuitujen määrälukemat kuitujen paksuus-alueella näytteestä, jolla on valittu kuidunpaksuus.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että mainittu luonteenomainen ulostuloinformaatio muodostaa kuitujen hienojakoisuus-jakaumakäyrän, joka on saatu esittämällä kuitujen paksuus kuitujen lukumäärän funktiona kuitujen paksuus-alueella.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen paksuusalue on 7 - 60 μπι ja kuitujen lukumäärä esitetään 1 μιη välein.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tun n ettu siitä, että jauhinlaitteen 30 säätö vastaa korjaussignaalia, joka on määritetty eron avulla kuitujen heinorakeisuusjakaumakäyrän ulostuloinformaation ja kuitujen hienojakoisuusjakaumakäyrän vertailuinformaation välillä, joka on muodostettu kuidun analysointilaitteen avulla.

6. Laite paperin valmistamiseksi kuitumaisesta massasta, tu nn et tu siitä, että laitteeseen kuuluu kuituanalysointilaite jauhetun massan analysoimi- ίο 81618 seksi ja luonteenomaisen ulostuloinformaation muodostamiseksi, rekisteröintilaite rekisteröimään vertailuin-formaatio, joka on saatu halutut ominaisuudet omaavat paperin valmistukseen käytetyn tunnetun massan aiemmasta 5 analyysistä, laite ulostuloinformaation vertaamiseksi vertailuinformaatioon ja laite jauhinlaitteen säätämiseksi ulostuloinformaation ja vertailuinformaation välisen eron perusteella, valmistamaan massaa, jonka analyysi antaa ulostuloinformaation, joka on olennaises- 10 ti sama kuin vertailuinformaatio.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuituanalysointilaittee-seen kuuluu kuitujen hienojakoisuusjakauman analysointilaite, joka antaa kuitujen paksuusalueella kuitujen 15 lukumäärien lukemat näytteessä, jolla on valittu kuidun-paksuus.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että luonteenomainen ulostuloin-formaatio sisältää kuitujen hienorakeisuusjakaumakäyrän, 20 joka on saatu piirtämällä kuitujen paksuus kuitujen lukumäärän funktiona kuitujen paksuusalueella.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuitujen paksuusalue on 7 - 64 μιη, ja kuitujen määrä esitetään 1 μιη välein. 25 II 11 81618