NO127981B - - Google Patents

Description

I visse tilfelle kan det være fordelaktig å tilsette et bindemiddel, f.eks. i suspensjonen under behandlingen, eller etter separasjonen og tørkingen av fiberaggregatene. Disse trekk ut-gjør foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen.

Fra U.S. 2.593.583 er det kjent å a^lomerere termoplastpar-tikler fra en væskesuspensjon. I henhold til patentet behandler man imidlertid ikke en fibersuspensjon , men en kolloidal disper-sjon i vann, av fine partikler av polytetrafluoretylen, og for å aggldmerere disse partikler fremkaller man ikke en svak turbulens, men man feller dem med kraft mot hindringer. Basisproduktene er altså forskjellige, og de fremkalte fenomener er også vesentlig forskjellige.

Fremstilling av tørkede, som massegod-s håndterbare fiberaggregater er kjent fra U.S. 3.047.453. Imidlertid utføres aggreger-ingen i tørr tilstand i henhold til patentet for å favorisere separasjonen av fibrene i den hensikt å oppnå en papirpasta hvor alle fibrene er adskilt fra hverandre. Forøvrig er de oppnådde pellets absolutt forskjellige fra fiberkulene som fås ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, da de på den ene side, sammen med firie fibre, inneholder fiberbunter som ikke er adskilt, og på

den annen side er lite koherente, slik at de lett faller fra hverandre i vann.

I henhold til ovenstående kan man separere fibrene fra andre faste i bestanddeler i suspensjonen, hvilket er særlig fordelaktig og viktig for findeling av papirmasse.Man kan også skille minst to fiberkategorier , og denne metode kan brukes for å fremstille minst to papirmasser med forskjellige egenskaper fra en og samme suspensjon. For å oppnå dette spaltes de ved filtrering fra-

skilte aggregater og bringes tilbake i homogen fibersuspensjon ved fremskaffelse av ny turbulens i flytende miljø, mens de andre komponenter i den første suspensjon eventuelt behandles videre for seg.

Men de ved filtrering fraskilte fiberaggregater kan også avvannes og derpå tørkes i en strøm av varm luft, en arbeidsmåte som har den fordel at den er billigere enn den vanligvis anvendte av-vanning og tørking av papirmassen i ark. Dessuten oppnåes ved hjelp av denne arbeidsmåte uavhengige aggregater som vanligvis er ensartede, lette, lar seg lett oppbevare, håndtere og behandle, og som kan brukes for forskjellige formål.

Fiberaggregatene kan agglomereres ved at man benytter seg

av at det er et naturlig bindemiddel (f.eks. lignin) blant de andre komponenter i badet, eller man kan utføre en impregnering ved hjelp av et innført bindemiddel, hvoretter de porøse kule-aggregater som er oppnådd, tørkes og eventuelt oppvarmes. De således fremstilte aggregater kan, avhengig av art og dosering av bindemiddel, brukes for belegning av murer, tak og vegger,

for varme- og lydisolasjon.

Fiberaggregatene kan impregneres med en harpiks eller et for-polymerisat for å danne fiberaktig granulat som varmekompri-meres for å danne støpte eller laminerte gjenstander. Ved hjelp av dette trekk kan man gi støpte eller i varme og under trykk laminerte gjenstander en fiberarmert struktur.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres ved hjelp av et apparat som omfatter en beholder som delvis fylles med fiber-suspensjonen og som har et organ for å skaffe en lite turbulent omrøring i suspensjonen.

Omrøringen av suspensjonen kan skje ved:

a) at apparatets beholder er sylindrisk og dreibart montert

på en aksel,

b) et organ som er dreibart anordnet i en ubevegelig beholder,

c) minst ett organ for innblåsning av en gass.

Apparatet kan funksjonere cyklisk eller kontinuerlig. I sist-nevnte tilfelle omfatter det en beholder hvis akse er horisontal og i hvilken kan være anordnet en arkimedesskrue som eventuelt danner omrør ingsorganet.

Det bulkogods som fåes ifølge oppfinnelsen, består av fiberkuler hvis diameter kan variere fra 0,2 til 15 mm og som etter filtrering og tørking gir en bulk-masse med lav tilsynelatende tetthet som ligger mellom 0,05 og 0,70.

Som eksempler på anvendelse av bulk-massen kan nevnes:

raffinert papirmasse,

et porøst agglomerat med en tilsynelatende tetthet mellom

0,02 og 1, avhengig av anvendelsen,

samt støpte eller laminerte gjenstander med fiberstruktur

som er fremstilt ved sammenpressing og varmebehandling av gra-

nulat bestående av fiberkuler impregnert med en harpiks eller andre bindemidler.

Forskjellige utførelsesformer for oppfinnelsen er eksempelvis illustrert på vedlagte tegning. Figur 1 3 er skjematiske perspektivriss som viser flere utførelsesformer av et cyklisk virkende apparat.

Figur 4 er et lignende riss som de tidligere figurer, og

viser et apparat med kontinuerlig funksjon.

I henhold til oppfinnelsen utsettes den fibersuspensjon som

skal behandles, for en metodisk turbulens som virker på følgende måte: l.En omdreining av fibrene som gjør at de kan gripe inn i hverandre når de møtes, eller gripe inn i fiberaggregater som allerede er dannet, idet det dannes uavhengige fiberenheter som hver er noe sammenfiltet.

2.Sirkulasjon i den suspenderte masse, slik at et stort antall fibre og aggregater som danner seg, passerer nær apparatets overflater, hvor skjærkreftene , avhengig av væskens hastighetsgrad-ienter, forårsaker en omdreining av fibrene og dannelsen av hvirvler i væsken som medfører det ovenfor nevnte fenomen. Dessuten bør omrøringen av suspensjonen være lite turbulent slik at skjærkreftene forårsaket av de relative bevegelser av suspensjonen og

overflatene,blir tilstrekkelig svake, så de ikke ødelegger

de i suspensjonen dannede fiberaggregater. Videre er apparatets overflater som er i kontakt med suspensjonen, fortrinnsvis glatte og lite vedheftende til fibrene, så disse ikke holdes fast eller aggregatene ødelegges under deres bevegelser. Når alle dissebeting-elser er oppfylt, er forandringene i suspensjonens struktur også avhengige av fibrenes morfologiske og fysisk-kjemiske egenskaper.

Det finnes således visse fibre som ikke vil gripe inn i hverandre

og andre fibre som lett gir regelmessige aggregater. Denne egen-

skap hos fibrene kan forøvrig modifiseres ved hjelp av fysisk eller kjemisk behandling og ved innvirkning på egenskapene i suspensjons-miljøet.

Når det gjelder cellulosefibre med omtrent like lengder

er aggregatene - dersom aksen for rotasjonsmomentet som virker på fibrene på grunn av omrøringen av suspensjonen, ikke har noen fore-trukken retning - utformet som regelmessige, individuelle kuler med forholdsvis ensartede dimensjoner som kan ligge innen stør-relsesområdet for fibrenes gjennomsnittlige lengde.Aggregatene lar seg lett separere fra suspensjonen ved hjplp av en grov-filtrering, og de kan utgjøre mer enn 80% av den totale fibermengde i suspensjonen. Dimensjonene av disse kuler er avhengige ikke bare av

fibrenes dimensjoner, men også av deres konsentrasjon og av om-røringen (arten og energien av omrøringen).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater således å frem-

stille fiberkuler med en diameter som kan variere fra 0,2 mm til 15 mm. Etter at de er avdryppet og tørket, har kulene en lav tilsynelatende tetthet mellom 0,05 og 0,70.

Avvanningsevnen for aggregatmassen (etter behandlingen) er forbedret i forhold til avvanningsevnen for den opprinnelige homo-

gene suspensjon. Dessuten kan et viktig trinn ved fremgangsmåten, nemlig tørkingen av fibermassen som man lar avdryppe (i form av uavhengige aggregater) utføres i en strøm av varme gasser ved hjelp av kjente metoder. Det vil forståes at en direkte tørking av massen som er erholdt i form av meget gjennomtrengelige aggre-

gater med små dimensjoner, er billigere og mere fordelaktig.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater også å separere fibrene fra andre elementer i suspensjonen (f.eks. støvformige elementer og sekundære elementer av årsplanter). Disse ikke-fiberaktige elementer inngår bare vanskelig i aggregatene og for-

blir derfor for størsteparten i suspensjonen. De kan derfor lett separeres gjennom en grov-filtrering som holder tilbake aggregatene. Dessuten kan også visse fiberaktige elementer hvis egenskaper

(stivhet, overflatetilstand, lengde) ikke tillater at de griper

inn i hverandre, lett separeres fra resten av de øvrige fibre ved hjelp av denne metode. Dette kan ha betydning for å modifisere egenskapene av f.eks. en papirmasse.

For å findele aggregatmassen for papirfremstilling er det tilstrekkelig å filtrere fiberkulene eller -aggregatene fra suspensjonen, derpå å slå dem opp og bringe dem i homogen suspensjon ved omrøring i et flytende miljø som har en passende dosering og karakter.

Ifølge en annen anvendelse av fiberkulene som er dannet i suspensjonen, agglomereres de innbyrdes, enten i tørr tilstand, idet de elementer i suspensjonen som ikke danner aggregater, eventuelt tjener som bindemiddel, eller etter impregnéring med et bindemid-

del. Forøvrig kan suspensjonsvæsken ved begynnelsen av behandlingen inneholde et tilført materiale som først og fremst tjener som bindemiddel, f.eks. harpikser, gummier, polymeriserbare eller nettdannende produkter, idet dette materiale kan bringes i oppløsning eller emulgeres for å inngå i fiberaggregatene når disse dannes, og/ eller forbinde seg med de dannede aggregater. Det oppnås således

etter tørkingen og eventuelt varmebehandling, et nytt industrielt produkt bestående av et mer eller mindre porøst agglomerat hvis tilsynelatende tetthet er enda lavere enn hos de enkelte kuler.

Den varierer f.eks. mellom 0.02 og 1. Disse kuler, forbundet eller ikke tilsatt andre materialer, f.eks. polymere bindemidler, kan danne plater og andre produkter hvis egenskaper kan varieres innenfor et vidt område hva angår tettheten, stivheten, porøsiteten, varmeisolasjonsevnen og lydisolasjonsevnen osv.

Ifølge en annen anvendelse kan de dannede og tørkede fiberkuler impregneres med en harpiks eller et forpolymerisat. Ved sammenpressing av dette granulat og eventuell varmebehandling kan man danne støpte eller laminerte produkter hvis fibre tjener som armering.

Et apparat for cyklisk gjennomførelse av fremgangsmåten er vist i:figur 1-3 og for kontinuerlig gjennomførelse i figur 4.

I førstnevnte tilfelle omfatter apparatet en beholder 1 inne-holdende den suspensjon som skal behandles og som fortrinnsvis bare fyller en del av beholderen. Denne suspensjon har under disse betingelser en fri overflate 2 som er i kontakt med faste overflater dannet av den innvendige vegg i beholderen. Disse faste overflater kan fordelaktig være glatte, dvs. uten fremspring, og deres form kan være slik at det ikke finnes plutselige krumningsforandringer slik at fibrene hekter seg inn i hverandre og det oppstår vold-somme slag på de suspenderte aggregater.

Dén relative bevegelse av suspensjonen og de faste overflater som forårsaker den for fremgangsmåten nødvendige omrøring, til-veiebringes;

enten ved at selve beholderen beveges (fig. 1 og 2) eller ved bevegelse av et organ 3 anbragt innenfor beholderen _(fig. 3) ,

eller ved bruk av andre krefter (f.eks. ved innblåsning av en gass)

eller ved en kombinasjon av disse midler.

lien særlig fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen er beholderen 1 sylindrisk og omrøringen skjer ved at selve beholderen 1 roterer (fig. 1 og 2) eller ved hjelp av et dreibart organ (fig. 3) , idet dreiebevegelsen fortrinnsvis skjer om beholderens, resp. dreieorganets akse. Beholderaksen kan være horisontal (fig. 1), hellende (fig. 2) eller vertikal (fig. 3).

Denne anordning tillater ved kombinasjonen av tyngdekraften

og dreievirkningen å oppnå en passende sirkulasjon av fibre og å opprettholde en hastighetsgradient som er tilstrekkelig stor ved veggene for å tilveiebringe en rotasjon av fibrene i forskjellige plan.

I den på figur 3 viste utførelsesform har dreieorganet en tilstrekkelig utviklet bevegelig overflate, f.eks. en enkel spiral-overflate, men overflaten kan være annerledes utformet.

Uansett hvilken utførelsesform som velges (fig. 1,2 og 3), er

det cyklisk virkende apparat forbundet med matnings- og tØmnings-organer for beholderen 1 som settes i drift ved begynnelsen og ved slutten av behandlingen.

Hva angår det kontinuerlig virkende apparat, omfatter det en beholder 1 og omrøringsmidler som er slik konstruert og anordnet at sirkulasjonen av suspensjonen tilveiebringer en kontinuerlig fremoverbevegelse av suspensjonen fra innløpet mit utløpet av beholderen hvor permanente matnings- og tømningsorganer er satt i drift.

I den på figur 4 viste utførelsesform er beholderen 1 sylindrisk, og en arkimedesskrue 4 er anordnet innenfor beholderen langs den horisontale beholderakse. Denne skrue kan forøvrig utgjøre omrør-ingsorganet.

Beholderen 1 kan være dreibar og skruen 4 ubevegelig, eller beholderen kan være ubevegelig og skruen dreibar, eller beholderen og skruen kan være fast forbundet med hverandre og dreibare.

I hvert tilfelle bevirker omdreiningen av omrøringsorganet (beholderen og/eller skruen) at suspensjonen beveger seg fremover

fra innløpet 5 i beholderen til utløpet 6. Suspensjonen som skal behandles, tilføres uavbrutt gjennom et koaksialt matningsrør 7 i innløpet 5, behandles under sin fremoverbevegelse i beholderen 1,

og den behandlede suspensjon strømmer ut gjennom en utløpsåpning 8

i brukskretsen 9 (for filtrering og tørking eller agglomerering

eller fortynning osv.).

Ifølge en annen utførelsesform oppnås den uavbrutte fremoverbevegelse av suspensjonen ved hjelp av en trykkforskjell mellom forsiden og baksiden.

I det følgende gis en del eksempler som skal illustrere fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen:

EKSEMPEL 1.

En suspensjon i vann av bøkfibre blekes i en konsentrasjon på

3%. Behandlingen skjer under følgende betingelser: beholderen

(fig. 2) består av polyvinylklorid og dreier'seg om en akse som heller 45°. Forholdet mellom diameteren av sylinderen og dens høyde er omtrent 1. Den periferiske hastighet av den sylindriske vegg utgjør 40 m pr. min. Etter 5 timers behandling er nesten alle fibre i suspensjonen fordelt i små regelmessige kuler med en diameter på ca. 1 mm.

EKSEMPEL 2.

En suspensjon av harpiksimpregnerte fibre behandles under de samme betingelser som ovenfor. Det fåes fiberkuler med en diameter på ca. 3 mm.

EKSEMPEL 3.

En s^ipensjon av epiceafibre (rå kraftmasse) med en konsentra-på 1,5% behandles i det på figur 1 skjematisk viste apparat som dreier seg om sin akse med en lineær periferisk hastighet på 30 m pr. min. Etter noen få timers omrøring separeres fiberkuler med en diameter på ca. 5 mm fra suspensjonen.

EKSEMPEL 4.

:En suspensjon av bleket stråmasse med en konsentrasjon på

3% behandles i det på figur 3 skjematisk viste apparat. Etter en 6 timers behandling inneholder suspensjonen omtrent 80% av fibre som er agglomerert i form av små kuler med forskjellig størrelse. Deres diametre varierer mellom 0,5 mm og 2 mm.

;De sekundære elementer av stråmassen, (kapillære, kamaktige elementer) forblir for størsteparten i suspensjonen, og fibrene har en tendens til omgruppering til kuler med diameter som omtrent tilsvarer fibrenes lengde.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av kuleformede fiberaggregater fra frie, naturlige eller syntetiske fibre,karakterisert vedat man i en beholder lager en ; f iber-suspens jon i en væske, idet konsentrasjonen av denne suspensjon med hensyn på tørrstoff ligger f.eks. mellom 1 og 5%, videre at man underkaster denne suspensjon en svak turbulens slik at fibrene ro- terer, mens de nærmer seg hverandre, griper inn i hverandre og dan-

   cner fiberaggregater som er tilnærmet kuleformige, og at man eventuelt lar aggregatdannelsen i beholderen etterfølges av en filtrering for å skille aggregatene fra væsken og fra ikke-fiberelementer, samt eventuelt fra fibre som ikke har dannet aggregater.
2. 2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisertved at man tilsetter et bindemiddel til suspensjonen.
3. 3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat man tørker de fibrøse, kuleformige aggregater som er skilt fra suspensjonen, eventuelt under tilsetning av et bindemiddel og frie fibre som er skilt fra suspensjonen.