NO134865B - - Google Patents

Description

Tørr fremgangsmåte for fremstilling av tref ibre egnet for fremstilling av fiberplater.

Denne oppfinnelse angår fremstilling av trefibre egnet til fremstilling av fiberplater.

Det er blitt utviklet mange forskjellige fremgangsmåter for fremstilling av plater ved oppdeling av tre eller andre lignocellulosematerialer .til fine partikler, forming av en matte av slike partikler og konsolidering av matten til en hård plate ved anvendelse av varme og trykk. Stort sett kan disse metoder inndeles i tre kate-gorier, nemlig våtmetoder, våt-tørr-metoder og tørrmetoder.

I våtmetoden fremstilles det en vandig

fibersuspensjon som formes til en tykk matte omtrent på samme måte som ved vanlig papirfabrikasjon, hvoretter matten presses.

I våt-tørr-metoden fremstilles det en

våt masse på lignende måte som i våtmetoden, men i stedet for å bli presset i våt tilstand, blir matten tørket før den presses til et produkt som til å begynne med er en plate som har liten tetthet, som vanlige isolerende plater; denne plate av liten tetthet blir deretter i tørr tilstand utsatt for varme og trykk for å øke dens tetthet.

I tørrprosessen dannes det aldri noen

vandig suspensjon, men fibrene er dog ikke tørre i den forstand at de ikke inne-holder noen fuktighet. Fuktighetsinnhol-det 1 fibrene har variert fra 5 pst. eller mindrri til over 100 pst. beregnet på fibrenes tørrvekt. Uttrykket «tørr-metode» antyder at de fuktige fibrene transporteres i en

gassformig bærer i stedet for i en væske, og formes til en matte søm i fremdeles fuk-til tilstand konsolideres til en plate ved anvendelse av varme og trykk.

I alle de tre ovennevnte metoder er fibrene vanlig blitt fremstilt ved å be-handle treflis med vanndamp under et så stort trykk og i så lang tid at flisen deretter lett 'kan defibreres i en raffinør. Som kjemt dannes det imidlertid ved slik behandling av flis med vanndamp vannopp-løselige stoffer, hovedsakelig polysakkari-det Mengden av vannoppløselige stoffer som dannes avhenger av dampetiden og -trykket. Hvis disse vannoppløselige stoffer får forbli i fibrene i noen vesentlig mengde, vil de ferdige plater ha liten motstandsevne mot absorpsjon av fuktighet. De vannoppløselige stoffer virker øyensyn-lig som et slags fuktemiddel og øker dermed platens tilbøyelighet til å absorbere fuktighet. Videre vil store mengder av vannoppløselige stoffer gi flekker i den ferdige plates overflate og under visse varmepresseoperasjoner kunne stoppe igjen presseutstyret. I våt- og våt-tørr-metodene blir flisen dampet i forholdsvis lang tid og ved forholdsvis høyt trykk, så det dannes forholdsvis meget av vannoppløselige stoffer som da fjernes ved vaskeoperasjo-ner. I tørrmetoden er vasketrinn ikke øn-skelig og det foretrekkes derfor at dampetiden er kortest og damptrykket lavest mulig, for at dannelsen av vannoppløselige stoffer skal bli minst mulig.

Ved sådan begrenset damping forblir imidlertid flisen så hård og seig at defibrering ved hjelp av hittil kjent teknikk har gitt fibre av dårlig kvalitet. Hårdplater som fremstilles av slike fibre har forholdsvis liten styrke og liten motstandsevne mot absorpsjon av fuktighet og derav følgende utvidelse. For til en viss grad å kompensere den dårlige fiberkvalitet er det blitt anvendt prosentvis store mengder av har-piksblandinger. Okes kokingen for å bedre kvaliteten av fibre som kan fremstilles ved vanlig defibreringsteknikk, dannes det altfor meget vannoppløselig stoff som må fjernes, hvilket koster tid og penger, og dessuten blir utbyttet mindre da de vann-oppløselige stoffer går -tapt.

Disse ulemper søkes unngått ved den foreliggende oppfinnelse, hvor det ikke dannes meget vannoppløselig stoff.

Flisen dampes på kjent måte så meget at den myknes, men utilstrekkelig til at det dannes meget vannoppløselig stoff og utilstrekkelig til at den lett kan defibreres ved vanlig defibreringsteknikk.

Oppfinnelsen angår således en tørr fremgangsmåte for fremstilling av trefibre egnet for fremstilling av fiberplater, hvorunder treflis først behandles med en atmosfære av damp ved trykk fra ca. 1,75 til ca. 7,0 kg/cm<2> og i et tidsrom fra ca. 1—6 min., idet de forholdsvis lavere trykk i det angitte område anvendes for de forholdsvis lengre tider, o<g det anvendes progressivt høyere trykk • og tilsvarende kortere tidsperioder for å mykgjøre flisen, og idet behandlingen med damp avsluttes før dannelse av mer enn ca. 5 pst. vannopp-løselige stoffer fra bestanddeler i flisen, eijk at fibrene i flisen etterlates sterkt klebende til hverandre, og det karakteristiske fer oppfinnelsen er at den slik mykgjorte flis uten ytterligere tilførsel av damp underkastes en i det vesentlige ikke deflbrer-ende overtrykksbearbeiding ved å presse den gjennom et gradvis avtagende rom i en skrupresse for å tilberede flisen for defibrering, hvoretter, etterat trykket er blitt opphevet, den skrupressebearbeidede flis overføres til en defibrator hvor den' på kjent måte underkastes en mekanisk maling for å defibrere flisen.

I fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan det anvendes mange forskjellige arter av lignocellulosematerialer, deriblant konifere arter som f. eks. furu, ceder, hamlock og douglasfuru eller løv-fellende arter som hickory, eik, bøk, bjerk cg lønn.

Oppfinnelsen skal bli nærmere forklart i forbindelse med tegningene:

Fig. 1 viser-skjematisk dampe- og de-fibreringsapparatets arrangement. Fig. 2 viser et snitt gjennom en ut-førelsesform av en skrue presse. Fig. 3 er et snitt som viser arrange-mentet av trommelstaver i pressekamme-ret av skruepressen i fig. 2. Fig. 4 viser et partielt snitt gjennom en modifisert utførelsesform av skruepressen, og

fig. 5 viser et snitt gjennom raffinøren. For fremstilling av trefibre i henhold til oppfinnelsen føres trestokker gjennom en fliskutter av den art som vanligvis anvendes når det skal fabrikeres papir. En transportør 11 fører flisen til siloer 12. Uttrykket «flis» anvendes her for å be-tegne fragmenter som har en hvilken som helst form. Fra siloene 12 føres flisen ved hjelp av et endeløst belte 13 til et nedre kammer 14, fra hvilket den går inn i en elevator 15 til en overliggende silo 16. Fra denne blir flisen i regulerte mengder ført gjennom ventiler 18 inn i beholderen 19 hvor flisen behandles med damp. Det kan anvendes en hvilken som helst egnet be-holder.

Det er viktig at de vannoppløselige stoffer som dannes ved dampbehandlingen i'kke er tilstrekkelige til a-t den endelige fiberplate skal ha for stor absorpsjons-evne for vann eller ha en flekket overflate eller til at pressutstyret tilstoppes mens noen av presseoperasjonene foregår. Meget gode plater kan fremstilles når dampetiden og -trykket ikke er større enn at det dannes 5 pst. vannoppløselige stoffer, beregnet på fibrenes tørrvekt. Den mengde vannoppløselige stoffer som dannes under gitte dampetoetingelser vil avhenge av hvilke spesielle tresorter som behandles. Det har vist seg at for de fleste hårde tre-sorters vedkommende dannes det ikke over ca. 5 pst. vannoppløselige- stoffer når flisen dampes i ca. 1—6 minutter ved et trykk på ca. 1,75—3,5 kg/cm<2>. Innenfor dette område kan det anvendes de forholdsvis lavere trykk i forholdsvis lengere tidsom-råder, og det anvendte trykk økes hvis tiden minskes tilsvarende. De forholdsvis høye trykk anvendes altså i forholdsvis kortere tidsperioder. Det kan anvendes så høye trykk som 7 kg/cm<2> eller endog større, hvis dampetiden nedsettes tilsvarende, for at dannelsen av vannoppløselige stoffer skal bli minst mulig. Det har imidlertid vist seg at hvis flisen underkastes- en slik begrenset dampbehandling, blir den nok myknet noe, men ikke så meget at den er. egnet til defibrering til fibre av god kvalitet ved de hittil kjente defibrerings-operasjoner.

Den dampede flis føres gjennom en ventil 21 til en transportør 22. En del av flisen i transportøren 22 ledes inn i skrue-transportører som fører flisen til skrue-presser 25 og derfra til raffinøren 26. Et lite overskudd av flis returneres til kammeret 14.

Den i henhold til fig. 2 anvendte skruepresse 25 er et vanlig apparat, soim her bare blir vist og beskrevet i tilstrekkelig grad til at dets anvendelse i forbindelse med oppfinnelsen kan forstås. Dette apparat har en horisontal inngangstranspor-tør 30, en vertikal presseseksjon 27, en horisontal presseseksjon 28, en innsnevring 29 og et utløp 31. Til atskillelse fra andre prosesser tilsettes det ikke damp til flisen under komprimeringen av denne i skruepressen.

Den vertikale presseseksjon 27 har en skrue 50 som drives av en elektrisk motor 33. Skruen 50 har mange avbrudte skru-vindinger, atskilt ved mellomrom 40. Inne i iallfall noen av mellomrommene rager det inn knaster 32 som bryter opp massen og hindrer at denne roterer sammen med skruen.

I den horisontale presseseksjon 28 er det anbragt en annen skrue 34, som drives av en motor 35. Denne skrue 34 har også et stort antall korte skruevlndinger 36 som er atskilt av mellomrom 37, inn i hvilke det rager brytestaver 38 som bryter opp massen og hindrer at denne roterer sammen med skruer. Sylindriske tromler 41 og 42 omgir skruene 50 resp. 34. Innerveggene av den ene eller begge tromlene er utstyrt med en hel del radielle trommelstaver 43, som vist i fig. 3. Innerflaten av hver stav 43 skråner i en vinkel på ca. 7° i forhold til tangenten til den sirkulære trom-mel, så det rundt trommelens omkrets dannes en rekke rygger som øker den behandling som flisen utsettes for. Flisen går ut fra den horisontale presseseksjon 28 sjennom innsnevringen 29 som kan regu-leres for å regulere pressetrykket.

Den dampede flis går inn i transportø-ren 30 og blir deretter ført gjennom den vertikale presseseksjon 27 og den horisontale presseseksjon 28 og avleveres gjennom innsnevringen 29. Flis som bare er blitt utsatt for en begrenset dampbehandling og derfor er forholdsvis seig, blir utsatt for en overordentlig sterk bearbeidelse og trykk i skruepressen. Et mål for den foretrukne størrelse av sådan bearbeidelse resp. trykk fremgår derav at det i apparatet anvendes ca. 11—13 hk/tonn/dag. I andre skrue-presser kan imidlertid den arbeidsmengde som kreves for å gjøre flisen egnet for tilfredsstillende defibrering i raffinøren være større eller mindre enn nevnt, avhengig av egenskapene hos den apparatur som anvendes.

Fig. 4 viser en alternativ form av en skruepresse som kan anvendes. Den der viste skruepresse er konvensjonell og bare vist og beskrevet i den utstrekning som er nødvendig for fullstendig forståelse av dens anvendelse. Flisen innføres gjennom innløpet 43 og føres gjennom kompresjons-kammeret 44 ved hjelp av en skrue 45 som har en flerhet av atskilte skruevlndinger. Disse skruevlndinger sitter på en aksel 47 som er utstyrt med en flerhet av ribber 48 og hvis diameter tiltar i retning mot kompresjonskammerets utløpsende, slik at materialmassen utsettes for økende bearbeidelse og trykk ettersom den passerer gjennom kammeret. Et innsnevret strupe-parti 49 øker (trykket som utøves på massen. Massen trer ut gjennom et utløp 51. Flisen blir her utsatt for et enormt trykk.

Det kan naturligvis anvendes andre former av skruer, sylindere, osv. enn de isorn er vist på tegningene. Generelt er konstruksjoner som vil utøve en forsterket bearbeidelse av flisen fordelaktig.

Etter behandlingen i skruepressen fø-res den myknede og løsgjorte flis på vanlig måte inn i en raffinør 26, som vist skjematisk i fig. 1, og mere detaljert i fig. 5. Raffinøren har et hus 52 med flisinnløp 53 og fiberutløp 54. I huset er det tett ved hverandre anbragt et par vanlige maleskiver 55, 56, som roterer i motsatte retninger og som maler massen mellom seg. Skiven 55 sitter på en aksel 57 som drives av en motor 58, og skiven 56 sitter på en aksel 59 sem drives av en motor 61. Denne raffi-nør deler opp massen til enkeltfibre resp. åpnede aggregater av enkeltfibre, dvs. løse ansamlinger av noen få enkeltfibre.

Det skal nå beskrives den modifikasjon av en raffinørsom patenthaveme har fremstilt. Hvis det ønskes kan et harpiksbindemiddel innføres i raffinøren og blandes med flisen under raffineringsoperasjonen. Harpiksen innføres direkte i maleområdet mellom skivene 55 og 56 gjennom en boring 62, som forløper i lengderetningen gjennom akse-len 59. Harpiksen tilføres fra en ledning 63 som er forbundet med åpningen 62 ved hjelp av en dreibar skjøt 64. I en vanlig raffinør, som ikke har noen boring 62, må harpiksen innføres gjennom flisinnløpet 53, og har tilbøyelighet til å samle seg på flat-ene inn i raffinørhuset. I enkelte områder inne i raffinøren samler harpiksen seg mellom bevegede deler og opphetes så meget at den herdner. Den herdede harpiks blir ofte antent på grunn av friksjon mellom metalldeler. Ved innføringen gjennom åpningen 62 hindres eller nedsettes sådan an-samling av harpiks i huset.

Fra raffinøren føres fibrene gjennom ledninger 65 til videre bearbeidelse, deriblant et filtetrinn, i strømmer av varm luft eller annen gass, som også tørker fibrene så de får et ønsket innhold av fuktighet fortrinnsvis 8—12 pst. beregnet på tørr-fibervekten.

Før fibrene filtes til en matte blir de etter ønske klassifisert, tilblandet harpiksbindemiddel, osv., alt etter hva som ønskes. I et typisk utførelseseksempel blir fibrene ført til sykloner hvor en ønsket mengde luft trekkes bort. Fra syklonene føres de halvtørre fibre til en klassifiserer hvor de adskilles i fine og grove bestanddeler, som i filteapparatet avsettes i forskjellige lag i matten. Hvis det skal anvendes forskjellige typer eller prosentvise mengder av harpiks i de forskjellige lag, kan harpiksen set-tes særskilt til de grove og til de fine fibre etter klassifiseringen, i stedet for i raffi-nørene. Harpiksmengden utgjør fortrinnsvis ca. 0,5—10 pst. Dessuten kan det tilsettes et vannfrastøtende stoff, f. eks. voks, i en mengde av ca. 0,5—4 pst. Vokset tilsettes etter behandlingen i skruepressen. Alle prosenter er basert på tørrfibervekten.

Etter tørking, klassifisering og tiltolan-ding av harpiks og voks transporteres fibrene ved hjelp av luft til et filteapparat.

I en typisk filteoperasjon blåses fibrene ned på et bevegelig, perforert belte så det dannes en av flere lag bestående matte med grove fibre i de midtre lag og fine fibre i det ene eller begge ytterlag. Alternativt kan det fremstilles en av ett enkelt lag bestående matte, og det behøves da ingen for-utgående klassifisering av fibrene.

Matten kan for-komprimeres så den blir selvbærende og deretter anbringes i en hydraulisk presse mellom et par glatte, opp-hetede formpresseplater for sluttbehand-ling. Det anvendes tilstrekkelig temperatur og trykk til at harpiksen herdner og at matten konsolideres til en fiberplate som har den ønskede spesifikke vekt, f. eks. ca. 0,8—1,2.

Det har vist seg at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gir plater som utmerker seg ved stor styrke og stor motstandsevne met absorpsj on av fuktighet og som er prak-tisk talt fri for blemmer og flekker. Disse gode egenskaper skyldes den gode kvalitet av de fremstilte fibre og at det ikke dannes noen stor mengde vannoppløselige stoffer under den begrensede dampbehandling; det behøves derfor ikke å fjernes store mengder vannoppløselig stoff, hvilket ville være tidsspillende, dyrt og nedsette utbyttet. Tapet i form av vannoppløselige stoffer er ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis ikke over 2 pst., beregnet på tørrfibervekten.

I de kjente kjemiske metoder for fremstilling av papir blir flisen vanligvis dampet i meget lengere tid og ved meget høyere trykk enn i den foreliggende fremgangsmåte. Slik kraftig damping mykner flisen så meget at tilfredsstillende def ibrering kan foregå enten i bare en skruepresse eller bare en raffinør. I slike fremgangsmåter ville altså behandling i en skruepresse i tillegg til raffinering ha forholdsvis liten eller ingen innflytelse på sluttproduktets styrke eller motstandsevne mot fuktighet. Men i slike prosesser dannes det store mengder av vannoppløselige stoffer og det opptrer de dermed følgende ulemper.

Det har vist seg at skruepressen be-virker liten eller iallfall ufullstendig oppdeling av seig flis til fibre. Skruepressens funksjon er å løsne opp flisen, ikke å de-fibrére den. Defibreringen foregår i raffi-nøren. Fibrene i flis som bare er blitt dampet så lite at det ikke dannes noen særlige mengder av vannoppløselige stoffer, er så stive og henger så kraftig sammen, at hvis man sløyfer den første behandling i en skruepresse, vil skivene i raffinøren (1) ha tilbøyelighet til å minske størrelsen av tre-partiklene uten å bevirke god adskillelse av fibrene og (2) beskadige de stive fibre som adskilles. Men hvis slik lett dampet flis først underkastes høyt trykk og behandling i en skruepresse, myknes fibrene og bindin-gen mellom dem løsnes så meget at den etterfølgende raffinering deler flisen opp i utoeskadigede enkelt-fibre og åpne aggregater av enkeltfibre. Oppfinnelsen er dog ikke avhengig av at denne teoretiske for-klaring er helt korrekt.

Forsøk har vist, at når flisen underkastes en viss mengde bearbeidelse i den kombinerte skruepresse- og raffinerlngs-operasjon, blir egenskapene hos den tilslutt erholdte hårdpressede plate bedre hvis man øker den prosentvise mengde av det i skruepressen utførte arbeide. Grunnen synes å være den, at en økning av bearbeidelsen i skruepressen forbedrer både styrken og motstandsevnen mot vann-absorpsjon hos sluttproduktet, mens en økning av finheten ved malingen i raffinøren, uten anvendelse av skruepresse, ikke gir noen vesentlig økning av sluttproduktets styrke, unntatt over et meget begrenset område av malebetin-geisene. Det er betegnende at en økning av malefinheten i raffinøren etter pressing i en skruepresse øker sluttproduktets styrke langt mere enn en tilsvarende økning av malefinheten hvis flisen ikke er blitt først behandlet i en skruepresse.

Skruepressen har også den virkning at den fjerner noe fuktighet fra flisen, og at derfor en del av de små mengder vannopp-løselig stoff som måtte være dannet ved dampbehandlingen føres bort med vannet som flyter bort fra pressen. Denne fjernelse av vannoppløselig stoff øker sluttproduktets styrke, men minsker naturligvis utbyttet. Det har også vist seg at både sluttproduktets motstandsevne mot absorpsjon av vann og dets styrke kan økes noe ved at man tilsetter vann til massen som skal dampbehandles, slik at flisens vanninnhold blir større, og mere vann, og dermed vann-oppløselige stoffer, fjernes i skruepressen. Men da mengden av vannoppløselige stoffer som dannes ved den begrensede dampbehandling, som anvendes ifølge oppfinnelsen, er forholdsvis liten, er de forhold som måtte oppnås ved fjernelsen av vannopp-løselige stoffer i skruepressen avgjort av sekundær betydning i forhold til de fordeler som skriver seg fra den forbedrede fiberkvalitet som fås når den forholdsvis seige flis fra dampbehandlingen behandles i en skruepresse før den behandles i raffinøren.

Oppfinnelsen skaffer en fremgangsmåte hvor en begrenset dampbehandling lar det meste av lignocellulosematerialene forbli i flisen, og hvor det dannes meget lite av vannoppløselige stoffer som behøver å fjernes; flisen forblir derfor forholdsvis seig men presses ved høyt trykk i en skruepresse av en eller annen konstruksjon, og blir derved løsnet opp, hvoretter den defibreres i en raffinør og gir fibre av meget god kvalitet, som kan benyttes til fremstilling av fiberplater som er meget sterke, har stor motstandsevne mot absorpsjon av vann og er forholdsvis frie for flekker.

I alle eksemplene ble det anvendt flis som besto av en blanding av 45 pst. ek, 45 pst. hickory og 10 pst. forskjellige hårde tresorter. I alle eksempler ble flisen behandlet med vanndamp i 4—6 minutter ved et itrykk på 1,75 kg/cm<2>.1 eksemplene 1—-5 ble den dampede flis først behandlet ved høyt trykk i et apparat med et kraftforbruk av

ca. 11—14 HK/tonn/dag. Den skruepres-sede flis tale deflorert i en raffinrør med et

kraftforbruk av ca. 8—10 HK/tonn/dag. I

eksemplene 6—16 ble flisen defibrert i en

raffinør méd et kraftforbruk av ca. 16—18

HK/tonn/dag uten forbehandling i en

skruepresse. I alle eksempler ble de således

erholdte fibre blandet med 2,5 pst. harpiksbindemiddel og 2,5 pst. voks, og ved hjelp

av lufttransport filtet til en matte som ble

konsolidert ved høyt trykk i 2 minutter ved

en temperatur av 240° C til en plate med

midlere tykkelse på 3,17 mm. Hvert eksem-pel representerer undersøkelse av flere plater fra ett og samme produksjonssett. Dessuten ble det undersøkt 8 prøver tatt på forskjellige steder av hver plate.

Tabellen viser at når flisen behandles

ved høyt trykk i en skruepresse før def iibrer-ingen, får de ferdige plater betydelig øket

styrke og motstandsevne mot absorpsjon

av fuktighet. Det bør merkes at i eksemplene 6—16 var maleforholdene i raffinøren,

dvs. maléskivenes innstilling, maletiden,

kraftforbruket, o. 1., slik at det skulle oppnås optimale eller nesten optimale resultater. Det er derfor klart at de forbedrede

resultater som karakteriserer eks. 1—5 skyldes behandlingen i skruepressen før defib-rer ingen.

Claims (2)

1. Tørr fremgangsmåte for fremstilling av trefibre egnet for fremstilling av fiberplater, hvorunder treflis først behandles

med en atmosfære av damp ved trykk fra ca. 1,75—ca. 7,0 kg/cm<2> og i et tidsrom fra ca. 1—6 min., idet de forholdsvis lavere trykk i det angitte område anvendes for de forholdsvis lengre tider, og det anvendes progressivt høyere trykk og tilsvarende kortere tidsperioder for å mykgjøre flisen, og idet behandlingen med damp avsluttes før dannelse av mer enn ca. 5 pst. vannoppløse-lige stoffer fra bestanddeler i flisen, slik at fibrene i flisen etterlates sterkt klebende til hverandre, karakterisert ved at den slik mykgjorte flis uten ytterligere til-førsel av damp underkastes en i det vesentlige ikke defibrerende høytrykksbearbeid-ing ved å presse den gjennom et gradvis avtagende rom i en skruepresse for å tilberede flisen for defibrering, hvoretter, etterat trykket er blitt opphevet, den skruepresse-bearbeidede flis overføres til en defibrator hvor den på kjent måte underkastes en mekanisk maling for å defibrere flisen.

2. Fremgangsmåte i følge påstand 1, karakterisert ved at flisen på i og for seg kjent måte reduseres til fibrer mellom et par maleskiver som er anbragt i av-stand fra hverandre, og som roterer i forhold til hverandre omkring en felles aksel. Anførte publikasjoner: r« Norsk patent nr. 55 956, 91 666. Svensk patent nr. 162 877. U.S. patent nr. 1 922 313, 2 008 892, 2 723 194, 2 757 113, 2 757 115.