FI93045B - Menetelmä tuotteiden valmistamiseksi fluidisoidusta kuituraaka-aineesta - Google Patents

Description

93045

MENETELMÄ TUOTTEIDEN VALMISTAMISEKSI FLUIDISOIDUSTA KUITU-RAAKA-AINEESTA

5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä tuotteiden valmistamiseksi fluidisoidusta kuituraaka-aineesta.

Keksinnölle on luonteenomaista, että kun ainakin osittain käytetään alkumateriaalina kuituraaka-ainetta, joka sisältää 10 pitkiä kuituja, ja joka käsitellään sulpuksi osittain kohdistamalla hakkaus pulpperissa, osittain edeltävällä, erillisellä, säädetyllä kuivajauhatuksella, jonka avulla alkumateriaali erotetaan annosmääriksi ja jaetaan kuiduiksi, minkä jälkeen tuote valmistetaan näin saadusta sulpusta.

15

Pulpperin käyttö tärkeänä kuituraaka-aineen prosessivaiheena muodostettaessa sulppua haluttujen tuotteiden valmistamiseksi tapahtuu mm. tapauksissa, joissa kuituraaka-aine vastaanotetaan kuivamassana paaleissa, esim. jätepaperina.

20

Pulpperiin synnytetään voimakas pyörre, jolloin materiaalin yksittäiset elementit hankaavat toisiaan vasten ja siten jakautuvat, jolloin raakamateriaali hajoaa kuiduiksi.

25 Erityisesti heterogeenisessä materiaalissa, kuten jätteessä ja kierrätyspaperissa on oletettava, että hajoaminen tapahtuu peräkkäin niin, että kuituihin, jotka ensimmäisenä irtoavat, kohdistuu voimakkaampi lisäkäsittely kuin kuituihin, jotka irtoavat myöhemmässä vaiheessa. Toisin sanoen käsit-20 tely pulpperissa tulee käsittelyn edetessä hallitsemattomaksi, ja siten heterogeeniseksi. Mainittu lisäkäsittely tarkoittaa, että sekä jauhatusaste (SR-Schopper-Riegler) että siten myös mucuksen syntyminen pulpperissa lisääntyy, millä on negatiivinen vaikutus myöhempään sulpusta valmiste-35 tun tuotteen kuivatukseen, ja lisää tuotteen kutistumista sen materiaalin vedenpoiston ja kuivatuksen aikana.

2 93045

Keksinnön tarkoituksena on näiden epäkohtien välttämiseksi aikaansaada olennaisesti parempi kuituraaka-aineen kuiduiksi hajoamisen hallinta, mikä on tehtävä ennen kuin tuotteiden 5 lopullinen valmistus tapahtuu.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä pulpperiin ainakin osittain lisätään kuituraaka-ainetta, jossa kuidut ovat jo huomattavassa määrin hajonneet yksittäisiksi kuiduiksi, jolloin 10 niihin kohdistuu välittömämmin ja enemmän samanaikaisesti itse jauhatusvaikutus ja pulpperissa syntyvä sekoitusvaiku-tus. Koska pulpperi käsittelee tasalaatuisempaa raaka-ainetta, pulpperissa itsejauhatuksella aikaansaatu jauhatus-aste on hallittavissa niin, että siitä tulee tasalaatui-15 sempi, ja aiemmin mainittu veden sitoutuminen pulpperista lähtevään sulppuun on helpommin hallittavissa.

Keksinnön mukainen menetelmä johtaa kuitenkin myös muihin etuihin, jotka ovat erityisen arvokkaita paperijätteen uu-20 delleenkäytössä.

Paperijätteen uudelleenkierrätys voidaan tehdä useilla laaduilla ja asteilla. Jos tähän materiaaliin ennen hakkausta pulpperissa kohdistetaan erillinen, hallittu kuivajauhatus, 25 on usein mahdollista käyttää huonompaa ja siten halvempaa laatua kuin jos hajottamisprosessi tapahtuisi vain hakkauksena pulpperissa.

Keksinnön puitteissa mainittu edeltävä, erillinen kuivajau-30 hatus voidaan suorittaa monivaiheisena prosessina, mikä mahdollistaa erittäin tehokkaan tavan hajoittaa alkumateriaali annoksiksi.

Tällä tavalla on esimerkiksi mahdollista hajoittaa muovia 35 sisältävä jätepaperimateriaali, vettä hylkivä paperi, muovi-laminoitu kartonki ja paperi kuiduiksi ja muiksi partikke- tl: 3 93045 leiksi siinä määrin kuin halutaan. Erotetut partikkelit, jotka eivät ole paperia, voidaan ennen kuin ne joutuvat pulpperiin, poistaa tai on mahdollista antaa näiden partik-keleiden, koska ne ovat jo jakautuneet, muodostaa osa seu-5 raavasta tuotantoprosessista.

Eräässä keksinnön sovellutusmuodossa pitkäkuituinen alkumateriaali, johon on kohdistettu erillinen, hallittu kuivajau-hatus, syötetään pulpperissa jo syntyneeseen sulppuun, jolio loin näihin kohdistuu yhteinen hakkaus.

Tällä tavalla voidaan muodostaa tuote, jonka kuitumateriaali on osittain sidottu hydrogeenisillä kuitusidoksilla, ja osittain sekoitettu ilmalla suspendoituun kuitumateriaali, 15 jonka sidoksiin käytetään yleensä liimaa.

On osoittautunut, että tällä tavalla on mahdollista luopua sulpun traditionaalisesta täydellisestä hydrogeenisidok-sesta, mikä tarkoittaa, että vedenpoistoa ja siten tuotanto-20 aikaa voidaan oleellisesti vähentää. Lisäksi menetelmä helpottaa tuotteelle haluttujen lujuusominaisuuksien tarkkaa valvontaa, koska tätä on mahdollista kontrolloida, kun liimaa lisätään.

25 Esimerkiksi on mahdollista toteuttaa monivaiheinen kuivajau-··' hatus käyttämällä repimiskonetta, jota kutsutaan myös desin-tegraattoriksi, ja jota seuraa käsittely vasaramyllyssä, joka siten voi vastaanottaa materiaalin repimiskoneesta annoksina ja jossa materiaaliin kohdistuu lisäjauhatus ennen 3C kuin se, tarvittaessa myös erityisissä annosmäärissä, syötetään pulpperiin varsinaista hakkauskäsittelyä varten.

Keksinnön mukainen erillinen, hallittu kuituraaka-aineiden kuivajauhatus ennen niiden hakkaamista pulpperissa aikaansaa 35 myös mahdollisuuden kierrätysjätepaperin samanaikaiselle syötölle tapauksissa, joissa valmistettavat tuotteet eivät 4 93045 saa kutistua, eli niiden on oltava mittavarmoja. Esimerkkejä tästä ovat tarjottimen tai kotelon muotoiset pakkaukset haurauille tuotteille, kuten lasille tai kananmunille. Tällaisia pakkauksia varten käytetään suuri määrä paperiraaka-5 ainetta, esimerkiksi 80-100 %. Alkumateriaali, jossa on suuri pitoisuus puumassakuituja, johtaa pienempään kutistumiseen kuin jos kuidut olisivat selluloosakuituja. On havaittu, että käyttämällä keksinnön mukaista menetelmää puu-massapaperimateriaaliin, on mahdollista lisätä jopa huomat-10 tava määrä halpaa kierrätyspaperijätettä, mukaanlukien kartonki jäte, joka ei välttämättä sisällä puumassaa, koska raaka-aineen edeltävän, erillisen, hallitun kuivajauhatuksen johdosta on mahdollista valmistaa pulpperissa sulppua, joka ei aiheuta valmiissa tuotteessa ei-toivottua kutistumista.

15

Tuotteiden valmistamisessa fluidisoitavasta kuituraaka-ai-neesta on tunnettu periaate käyttää lisäaineita, kuten täyteainetta ja kemikaaleja, ja sideaineita. Lisäaineet määrittävät tuleeko valmistettavista tuotteista enemmän tai vähem-20 män vahvoja, kovia ja läpinäkyviä, vai heikkoja, pehmeitä ja absorboivia. Tällä keksinnöllä savutetaan etuja myös liittyen tällaisiin lisäaineisiin.

Valmistusprosessin jakaminen useisiin vaiheisiin parantaa 25 mahdollisuutta lisätä lisäaineita koko valmistusprosessin .· eri vaiheissa. Avoin rakenne, joka on saavutettu keksinnölle luonteenomaisella lopullisen sulpun käsittelyllä parantaa jopa mahdollisuutta lisätä lisäaineita niin, että esimerkiksi sideainetta voidaan käyttää enemmän tai vähemmän in's 0 tegroituna valmistettavien tuotteiden pintaan suuremman seinämäpaksuuden aikaansaamiseksi. Lisäaineiden lisääminen edeltävän, erillisen, hallitun kuivajauhatuksen aikana aikaansaa erityisen edullisella tavalla lisäaineiden jakautumisen äärimmäisen tasaisesti valmistettavaan kuitumassaan.

35 Tietenkin lisäaineet voidaan syöttää myös pulpperiin.

♦ il 5 93045

Keksinnön puitteissa pulpperissa tapahtuva hakkaaminen suoritetaan menetelmäprosessina, jota kontrolloi ja joka riippuu edeltävästä erillisestä jauhatuksesta. Toisin sanoen pulpperissa saavutettava jauhatusaste on säädettävissä sen 5 jauhatusasteen mukaan, joka olosuhteiden mukaan on tapahtunut edeltävässä (edeltävissä) jauhatusvaiheessa. Esimerkiksi paperisulppuun, joka on pulpperissa erotettu tavalliseksi, itsejauhatuksella aikaansaaduksi jauhatusasteeksi 60° SR (Schopper-Riegler), voidaan lisätä kuivajauhatusmateriaalia, 10 minkä jälkeen seosta käsitellään pulpperissa toiset 5 minuuttia. Tällaisesta seoksesta valmistettavat tuotteet voidaan tehdä erityisen paksuiksi, huokoisiksi ja läpäiseviksi, ja samaan aikaan tiheydeltään alhaisiksi. Tämä tarkoittaa esimerkiksi, että tuotteilla voi olla hyvät vedenpoisto-15 ominaisuudet, ja sen vuoksi ne voidaan tehdä myös paksuiksi, ja että on mahdollista tarvittaessa, suuresta seinämäpaksuu-desta huolimatta, säilyttää materiaalin huomattava pehmeys ja absorbtiokyky.

20 Näiden ominaisuuksien johdosta, jotka ovat yleisiä keksinnön mukaisen menetelmän kaikille sovellutusmuodoille, menetelmää voidaan edullisesti käyttää prosessitekniikassa tuotteille, jotka perustuvat sulpun saostamiselle pintaan, käytettäessä imumuotteja tai päättömiä valuhihnoja. Keksinnön mukaisella 25 menetelmällä valmistettu sulppu helpottaa ongelmitta sulpun tasaisen jakautumisen muotille, jopa silloin, kun valmistetaan paksuseinämäisiä tuotteita, mikä tarkoittaa, että tuotteiden paksuus ja lujuus on tasalaatuinen.

30 ESIMERKKI

Jätepaperimateriaali, joka sisältää pitkiä kuituja, erotetaan annosmääriksi esimerkiksi kahdessa käsittelyvaiheessa, jossa materiaali ensin repimiskoneella, nk. disintegraatto-35 rilla, hajoitetaan sellaiseen kokoon, jossa se annoksena voidaan syöttää vasaramyllyyn, jossa materiaali kuivajauha- • * 93045 tuksen aikana hajoaa edelleen kuiduiksi. Riippuen siitä, suoritetaanko pulpperissa seuraava hakkaus erissä vai jatkuvasti, näin aikaansaatu annosmateriaali kuljetetaan edullisesti pneumaattisesti välivarastoon tai suoraan pulpperiin.

5

Hakkaaminen pulpperissa voidaan toteuttaa esimerkiksi seu-raavalla tavalla: Käsittelymenetelmä a) 10

Kaikki jätepaperimateriaali kuivajauhetaan vasaramyllyssä, minkä jälkeen jauhettu tuote käsitellään pulpperissa lyhyen aikaa, esimerkiksi 10 minuuttia. Pulpperiin voidaan lisätä lisäaineita. Lisäksi pulpperiin voidaan rakentaa erottelu-15 elimet raskaiden materiaalihiukkasten siirtämiseksi.

Käsittelymenetelmä b)

Epäjatkuvasti toimivassa pulpperissa käsitellään jätepaperi-20 materiaalia, joka on suoraan lisätty pulpperiin. Noin 5-10 minuuttia ennen kuin hakkausprosessi päättyy lisätään kuiva-jauhettua jätepaperimateriaalia pulpperiin 5-50 % suuruisina määrinä pulpperin lopullisesta tuotantomäärästä, jolloin li-säysmäärä sovitetaan ottamalla huomioon esimerkiksi lopulli-25 sen sulppumassan vedenpoisto-ominaisuudet, tai halutun tuotteen rakenteelliset ominaisuudet. Mahdolliset lisäaineet lisätään haluttuina määrinä.

Käsittelymenetelmä c) 30

Jatkuvatoimisessa pulpperissa käsitellään jätepaperimateriaalia, joka on suoraan lisätty pulpperiin, jolloin tätä materiaalia lisätään jatkuvasti pulpperiin. Kuivajauhettua jätepaperimateriaalia lisätään tasaisesti annosteltuna valmis-35 tettuun sulppuun 5-50 % suuruisina määrinä pulpperin lopullisesta tuotantomäärästä, jolloin lisäysmäärä sovitetaan ot-

II

7 93045 taxnalla huomioon lopullisen sulppumassan vedenpoisto-ominaisuudet, tai halutun tuotteen rakenteelliset ominaisuudet. Mahdolliset lisäaineet lisätään. Sulpun poisto pulpperista suoritetaan edullisimmin pumppaamalla.

5 Käsittelymenetelmä d)

Sulppuun, joka on jo käsitelty pulpperissa ja joka voi sisältää huomattavan määrän selluloosaa, lisätään ainetta, 10 joka sisältää kuivajauhettua jätepaperimateriaalia käsittelymenetelmien a-c esittämällä tavalla. Lisäys voidaan suorittaa esimerkiksi erityisessä seoslaitteessa. Tämä käsittelymenetelmä on erityisen edullinen lopputuotteen kutistumisen välttämiseksi ja/tai erikoisen hyvälaatuisen pehmeyden 15 saavuttamiseksi.

Jätepaperi on tietenkin erittäin sekalainen materiaali, joka sisältää monen pituisia kuituja. On kuitenkin havaittu, että keskimääräinen kuitupituus on niin suuri, että erityisesti 20 vedenpoisto- ja rakenne-etuja voidaan saavuttaa käyttämällä erilaisia, mutta erillisiä edullisia käsittelymenetelmiä.

On mahdollista käyttää keksinnön mukaista käsittelymenetelmää erilaisten alkumateriaalien valmistamiseen, mukaanlukien 25 nk. käyttämättömät raaka-aineet. Esimerkit kuitenkin osoit-* tavat, että keksintö johtaa myös huomattaviin etuihin, kun alkumateriaali on huonompilaatuinen ja koostuu jätepaperista.

- ♦

Claims (5)

93045

1. Menetelmä tuotteiden valmistamiseksi fluidisoidusta sel-5 luloosakuituraaka-aineesta, tunnettu siitä, että kuituraaka-aineena käytetään alkumateriaalia, joka sisältää pitkiä kuituja, jotka käsitellään sulpuksi käyttämällä osaksi hakkausta pulpperissa, osaksi edeltävässä erillisessä, kontrolloidussa kuivajauhatuksessa, jolloin mainittu alkuma-10 teriaali hajoitetaan annoksiksi ja jaetaan kuiduiksi, minkä jälkeen tuote muodostetaan poistamalla imemällä sulpussa oleva neste.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että kuivajauhatus suoritetaan monivaiheisena prosessina.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hakkaus suoritetaan prosessi- 20 vaiheena, jota kontrolloidaan ja joka on riippuvainen erillisestä kuivajauhatuksesta.

4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pulpperissa jo muodostu- 25 neeseen sulppuun lisätään annoksina pitkäkuituista alkumateriaalia, johon kohdistetaan erillinen hallittu kuivajauhatus, ja näihin kohdistetaan yhteinen aika-rajoitettu hakkaus. '•30

5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että lisäaineiden lisäys suoritetaan edellisen, erillisen kuivajauhatuksen yhteydessä. 93045