NO314152B1 - Fremgangsmåte for fortykning av en fiberstoffopplösning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å forrykke en fiberstoffoppløsning i overensstemmelse med innledningen til krav 1.

En slik fremgangsmåte anvendes, for enten å forhøye stofftettheten til fiberstoffoppløsningen eller for å fjerne uønskede bestanddeler gjennom å vaske ut fiberstoffoppløsningen. Derved er begge hendelser mer eller mindre sterkt forbundet med hverandre, da det for å vaske en fiberstoffoppløsning selvsagt er nødvendig med awanning. Derved går fremgangsmåten for det meste ut fra en relativt lav utgangsstofftetthet (1-3%). På den andre side er også omfanget av vaskeeffekten avhengig av videre parametre, altså ikke bare forhøyelsen av stofftettheten.

En fremgangsmåte av den ovenfor nevnte type kan gjennomføres med ulike kjente innretninger for å fortykke en fiberstoffoppløsning. De viktigste er trommelfortykker, ulike typer typer siktpresser såvel som filterpresser.

Ved en siktpresse blir fiberoppløsningen innført og presset mellom en sikt og en valse eller mellom to sikter, slik at vannet føres ut. Innføringen av oppløsningen følger derved enten gjennom en massebinge, fra hvilken oppløsningen strømmer i området med sikten eller siktene eller gjennom et stoffutløp, som danner en fristråle. Av tekniske grunner, f.eks. på grunn av tetteproblemer kan massebingen ikke benyttes ved for tynn stofftetthet i oppløsningen.

En trommelfortykker bygger på utsiden av en i oppløsningen neddykket trommel en fibermatte, som i det indre av trommelen blir awannet. Oppløsningen kan ha en forholdsvis lav stofftetthet. Gjennom omkretsbevegelsen til en slik trommel blir fibermatten transportert ut av oppløsningsbeholderen og kan opptas som et forrykket stoff. Dette blir ofte betegnet som et akseptabelt stoff. Det finnes også foranstaltninger for videre å forhøye stofftettheten til det fra oppløsningen til enhver tid utførte, og på trommelen heftende stoff. Til dette blir særlig såkalte Gautsch-valser anvendt, som frembringer et ytterligere trykk på fibermattene. Eller man presser et omløpende bånd mot matten, som f.eks. ifølge US 2.278.525 eller WO 94/08088. Slike foranstaltninger bringer nemlig vanligvis frem en videre forhøyning av stofftettheten, denne er imidlertid ofte fremdeles for lav og blir dessuten ytterligere delvis videre redusert, eksempelvis gjennom gjenfukting ved utløp fra presspalten.

Ved en trommelfortykker ifølge US 1.421.364 er den virksomme beholderen fullstendig fylt med oppløsning. Den polygonformede utvendige flate av trommelen fører det fortykkede stoff ut langs hevede tetteflater.

WO 96/08660 beskriver en videre awanningsinnretning. Denne inneholder også en roterende trommel med gjennomgående overflate. På en del av omkretsen er trommelen omgitt av et ikke-gjennombrutt kunststoffbånd. Oppløsningen blir ved hjelp av en stoffansamling i spalten som danner seg mellom trommelen og kunststoffbåndet sprøytet ut. I dette området, hvor stoffstrålen ligger an mot trommelveggen, blir det innenfra dannet et undertrykk. Denne maskinen er svært kostbar å bygge og å drive.

US 4.750.340 viser en innretning egnet for å fortykke med en dreibart drevet perforert trommel, som er omgitt av et kuleformet blikk, som er anbrakt svakt eksentrisk av trommelen. Derigjennom danner det seg mellom trommelen og veggen en presspalte, hvor det allerede fortykkede stoff føres inn ved hjelp av en snekkeføring. Innretningen er svært kostbar og særlig egnet for høyere utgangsstoffetetthet.

Foreliggende oppfinnelse legger til grunn følgende oppgave; å frembringe en fremgangsmåte av den her angitte type, som oppnår en god awanningseffekt med høy driftssikkerhet.

Denne oppgave blir løst gjennom de kjennetegnende trekk i krav 1.

En betydelig fordel ved den nye fremgangsmåten ligger i at fortykkelsen foretas på et nettopp dannet fiberstoffsjikt, hvis stoffiykkelse for det første er forholdsvis høy og for det andre er jevnt fordelt over tykkelsen av fiberstoff sjiktet. Fiberstoffsjiktet er ikke nødvendigvis jevnt, i denne type som det dannes i en papirmaskin. Alt etter ytterligere betingelser kan dette også foreligge som et istykkerrevet sjikt i flaklignende stykker.

Som tidligere omtalt, kan fremgangsmåten f.eks. gjennomføres med en siktpresse. Den krevede stofftetthet for fiberstoffsjiktet av i det minste 4% tørrhet, muliggjør derved anvendelsen av i og for seg enklere og energitekniske gunstigere massebinger.

I de tilfeller hvor en oppløsning skal fortykkes, hvilken er under den nevnte verdi av 4%, kan en forfortykkelse gå foran, hvor det i spesielle utførelsesformer av fremgangsmåten kan anvendes den samme maskin, hvor også den egentlige fortykkelse følger. Når ved hjelp av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse en vask av papirstoff er til hensikt, altså fjerning av uønskede stoffer sammen med utpresset fuktighet, er på kjent vis en lav utgangsstofftetthet særlig fordelaktig.

En gunstig vaskefremgangsmåte ved anvendelse av oppfinnelsen i kombinasjon med en forawanning er følgende eksempel: Oppløsningen, som blir ført gjennom en forawanning, har en stofftetthet, som ligger omtrent mellom 0,5 og 2%. Til forskjell fra vanlige fremgangsmåter blir imidlertid parametrene ved forawanningen valgt slik at en forholdsvis lav tørrstoffjerning (Entaschung), altså at det blir beholdt en høy retensjon. Det lar seg oppnå eksempelvis gjennom en høy flatevekt, hvor det må taes hensyn til at forawanningen følger av de ikke forhold til hverandre bevegende flater. Deretter synker effekten av tørrstoffjerning (Entaschungseffekt) tydelig ved flatevekt over 40g/m<2>. Hittil har vanligvis allerede ved forawanningen fjerning av tørrstoff (Entaschung) blitt valgt forholdsvis stor, da dette som en følge av den store tilførte vannmengde i denne fase er forholdsvis lett oppnåelig. I overensstemmelse med oppfinnelsen blir imidlertid i awanningspalten med relativt bevegende flater på grunn av de deri herskende skjærkrefter også ved høyere stofftetthet, altså over 4% en gjennomgående sterk fjerning av faststoff (Entaschung) oppnådd. Den særlige fordel ved oppfinnelsen ligger derved i at i awanningsspalten på grunn av den høyere stofftetthet og kompakthet til stoffet, kan fibrene holdes tilbake, og derved i motsetning til tynnstoffvasking, altså ved forawanning.

Den nye fremgangsmåte tillater også den i og for seg kjente, virkningsfulle og pålitelige prosessen ved trommelfortykkelse videre forbedres. Gjennom neddykkingen av en perforert trommel i oppløsningen kan på enkelt vis forawannes, hvorved fiberstoff på den perforerte utsiden av en slik trommel mer eller mindre sterkt setter seg fast. De derved opptredende krefter er tilstrekkelig til ved hjelp av trommelbevegelsen å bringe de forawannede fiberstoff ut av oppløsningen. I den tilsluttende awanningsspalte hvor en sil, et bånd eller en pressko er slik anbrakt, at det mellom trommelveggen og silen oppstår en relativ hastighet, kan det derimellom beliggende fortykkede fiberstoff løsgjøres og rives fra hverandre gjennom skjærkrefter. En ytterligere fordel ved anvendelse av den nye fremgangsmåte ligger i den stigende bevegelse til det forawannede fiberstoff før inntreden i awanningsspalten. Denne kan nemlig av seg selv bevirke at andelene med mindre stofftetthet, som befinner seg på flaten vendt bort fra siden til fiberstoffsjiktet, flyter vekk av seg selv og ikke kommer frem til fortykningsområdet. Derved er fiberstoffet i dette området forholdsvis homogent awannet. Det er bla.a. en gunstig forutsetning for den følgende beskrevne dannelse av små ruller.

Avhengig av de innstilte betingelser er det nemlig mulig at fiberstoffsjiktet i awanningsspalten reiser og danner agglomerater, som deretter utfører en rullebevegelse. Denne rullebevegelse fører til en særlig virksom kompaktering av fiberstoffet. Det har også vist seg at i flere tilfeller blir diameteren av de slik dannede små ruller større enn tykkelsen til det omgivende fortykkede fibersjiktet. Derigjennom konsentrerer pressvirkningen seg særlig på de små ruller og bærer rullene for forøket awanning. Når også den andre flate er valgt vanngjennomstrømmende, kan det gjennom denne strømmede vann flyte i området, som, sett i Iøperetningen (til den første flate), senere ligger og videre flyter gjennom den andre flate. Da fiberstoffsjiktet her rives av, finner vannet plass for gjennomtredning gjennom den første flate. Vannavføringen av den andre flate er derved forholdsvis enkel. Derved kan awanningsspalten eksempelvis den perforerte del av den andre flate fordelaktig begynne nær det høyeste punkt, og derved flyter vannet i Iøperetningen (til den første flate) fritt. De gjennom den ytre presskraft sterkt sammentrykte ruller opptar ikke noe vann, og gjenfuktingen blir altså svært lav.

Med oppfinnelsen er det mulig å føre forbi en dannelse av ruller også uten ytterligere tilført undertrykk i fortykningsområdet.

Den fortykkede oppløsning kan til å begynne med ha et svært lavt faststoffinnhold, eksempelvis under 1%. Ved tilsvarende god utførelse av fremgangsmåten lar likevel et fortykket fiberstoff seg fremstille med et faststoffinnhold mellom 20 og 35%, hvilket betyr en betydelig mengdemessig adskillelse av vann. Av denne grunn er fremgangsmåten egnet til, ved awanning av oppløsningen, med god virkning å vaske ut uønskede bestanddeler.

Oppfinnelsen blir etterfølgende beskrevet med henvisning til skjematiske tegninger. Det vises der: fig. 1 fremgangsmåtens prinsipp ved hjelp av en enkel trommelfortykker;

fig. 2 en ytterligere trommelfortykker;

fig. 3 en skjematisk avvanningspresse med endeløst siktbånd;

fig. 4 en ytterligere awanningspresse med endeløst siktbånd;

fig. 5 en ytterligere awanningspresse med to endeløse siktbånd.

I fig. 1 er forløpet ved gjennomføringen av fremgangsmåten skjematisk fremstilt. Fremgangsmåten blir rent eksempelvis forklart ved hjelp av en fortykningstrommel, som imidlertid - som tidligere beskrevet - ikke er den eneste egnede innretning. I en massebinge 6 blir oppløsningen som skal forrykkes tilført og flyter oppad på en hulltrommel 7. Kun en del av hullene i denne trommel er anvist. På den ytre overflate av hulltrommelen 7 blir oppløsningen straks awannet, slik at det danner seg et fiberstoff sjikt S, hvilket på grunn av rotasjonsbevegelsen til hulltrommelen 7 føres inn i awanningsspalten 4. Awanningsspalten 4 blir dannet mellom den stive første overflate 1 (på hulltrommelen 7) og den fleksible andre overflate 2.1 overensstemmelse med oppfinnelsen har fiberstoffsjiktet S ved innføring i awanningspalten 4 en stofftetthet av i det minste 4%. Derved kan en verdi, som ligger betraktelig over 4%, oppnåes, når f.eks. oppløsningen som skal forrykkes allerede i massebingen 6 har en betydelig høyere konsistens. På kjent vis er siktpressen med massebingen særlig god å drive, når oppløsningsstofftettheten ligger betydelig høyere.

Da den andre flate 2 står stille, gir det seg gjennom rotasjonsbevegelsen til den første flate 1 en relativ bevegelse, hvilken avgjørende forbedrer awanningsvirkningen. Særlig gunstig er det, når den andre flate 2 utføres som fleksibelt, oppspent bånd, særlig da det derigjennom tilstedeværende trykkforhold i awanningsspalten 4 lar seg innstille. Ved forskjellig tykkelse på fiberstoffsjiktet kan et slikt bånd vike, og det påførte trykk er enkelt innstillbart. I utgangspunktet er imidlertid også en eller flere stive flater tenkbare, såfremt de har en egnet form og overflate. Etter å ha gjennomløpt fortykningsomådet, løper et fortykket stoff Sl av flaten 1, eksempelvis ved en skraper. Når den andre flate 2 likeledes er vanngjennomstrømmelig og sørger for en vannavledning fra denne flate, kan det avsluttende tørkenivå videre heves. Alt etter valg av parametre kan det for et fortykket fiberstoff oppnås høyere stofftetthet - ca. 30% - eller også lavere - ca. 15 til 20%.

I fortykningsinnretningen vist i fig. 2 er den første flate 1 fremstilt i form av et sylindrisk perforert siktlegeme, hvor kun få av de svært tallrike åpninger er vist. Åpningene hører med fordel til et på et rotorgrunnlegeme påspent sikttøy. Siktlegemet dykker ned i oppløsningsfatet 5, hvilket ved gjennomføring av fremgangsmåten er til en viss grad fylt med oppløsningen som skal forrykkes. Denne oppløsning er her et tynt stoff SO med en stofftetthet under 4%. Denne kan i andre tilfeller også ha 4% eller mer. På grunn av det hydrostatiske trykk i oppløsningen blir det tynne stoff SO awannet på den neddykkede del av den første flate 1, dvs. vann W flyter inn i det indre og kan derved aksielt fjernes. Som følge av rotasjonsbevegelsen til flaten 1, dukker det på denne vedheftede, på forhånd fortykkede fiberstoffsjikt ut av sumpen og føres deretter inn i awanningsspalten 4. Denne inneholder den andre flate 2.

Selv om det i den her fremstilte innretning dreier seg om en forholdsvis enkelt bygd maskin, kan anvendelsen av fremgangsmåten i overensstemmelse med oppfinnelsen fjerne forholdsvis store vannmengder fra stoffet.

Ønskes det høyere gjennomstrømningsmengde eller grad av tørrhet, lar fremgangsmåten seg forbedre, ved at forawanningen ikke kun forløper på grunn av det hydrostatiske trykk, men i tillegg forsterkes med et påført undertrykk. Lignende gjelder også for området umiddelbart etter awanningsspalten. Derved kan det på innersiden av trommelflaten være anbrakt en sugekasse, med hvilken det på fastlagte steder suges ut filtrat. Dette er godt kjent og er derved ikke forklart. Etter awanningsspalten lar særlig vannet mellom siktåpningene seg suge bort, som ellers ville føre til gjenfukting.

I andre tilfeller er det fordelaktig å dele trommel- eller filterskivene inn i sektorer og anbringes disse sektorene over et sentralt styrehode med undertrykk. Jo finere seksjoneringen av trommelen velges, desto mer presist og effektivt blir undertrykket benyttet. Denne teknikk er kjent fra byggingen av skivefilteret.

Den i fig. 3 skjematisk viste awanningsinnretning gir såvel fortykkelse av fiberstoffsjiktet S som også en forawanning, for å fremstille den for fiberstoffsjiktet S nødvendige konsistens ifølge oppfinnelsen. I flere tilfeller skal nemlig en relativt tynn oppløsning, eksempelvis mellom 1 og 2%, være utfallet, enten fordi denne på grunn av et foreskrevet prosesskrift må senkes så lavt, eller fordi en særlig effektiv vaskeprosess skal gjennomføres, hvilken arbeider med en nødvendig lav utgangsstofftykkelse. Awanningsinnretningen inneholder en stiv første flate 1 på en ugjennombrutt sylinder 10 samt en fleksibel andre flate 2, hvorved det danner seg en awanninsspalte 4 mellom disse begge flater. Den andre flate 2 er vanngjennomtrengelig. Videre er en tredje flate 3 tilstede, hvilken er dannet på et omløpende endeløst bånd 11, hvilket omslynger den lukkede sylinder 10 på en del av dennes omkrets. Over et stoffavløp 8 blir det tynne stoff SO sprøytet ut mellom den første flate 1 og den tredje flate 3 i en fri stråle. Derved og tilsluttende slipper en betraktelig del av vannet gjennom den tredje flate 3 og blir slynget ut i vannkassen 9. Derigjennom gjenstår fiberstoffsjiktet S med den nødvendige minste stofftetthet på dens stive flate 1. Denne føres deretter inn i awanningsspalten 4, i hvilken den tidligere beskrevne mekanisme trer inn. Den fleksible andre flate 2 kan ligge på et siktbånd, som blir presset over et dreieledd mot den stive første flate 1. Etter at fiberstoffet har tredd ut av awanningsspalten 4, blir det tatt av den første flate 1 som siktstoff Sl, hvorved f.eks. en skrape kan medvirke. Fortykkelsen lar seg videre forsterke, når i stedet for en ugjennomtrengelig sylinder 10 det benyttes en perforert sylinder.

Den i fig. 4 viste awanningsinnretning inneholder en lignende forawanning, som i fig. 3. Forskjellen er at den tredje flate 3 blir dannet på den lukkede sylinder 10 og den fleksible andre flate 2 dannes gjennom det endeløse siktbånd 11, hvilket delvis omslynger sylinderen 10. Det endeløse siktbånd 11 fører fiberstoffsjiktet S fra sylinderen til den utenfor sylinderen beliggende awanningsspalte 4. Derved blir awanningsspalten 4 dannet mellom det endeløse siktbånd 11, hvilket inneholder den fleksible andre flate 2 og en fast anbrakt, kuleformet sko 12, som trykkes mot det endeløse siktbånd 11 og danner den stive første flate 1. Også her kan awanningsvirkningen forhøyes gjennom perforering av sylinderen. En økning er også mulig gjennom en her antydet pressvalse 13.

Man kan variere fremgangsmåten på det vis som er eksempelvis fremstilt i fig. 5, ved at den fleksible andre flate 2 blir dannet som to endeløse siktbånd 14,14'. Derved tjener det første endeløse siktbånd 14 sammen med flaten 3 som forawanning, også for å danne fiberstoffsjiktet S, mens awanningsspalten 4 oppstår på det andre endeløse siktbånd 14' i samvirkning med den fast anbrakte buede sko 12.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for å forrykke en fiberstoffoppløsning (Sl), hvilken blir ført mellom to flater og det er: en stiv første flate (1) og en fleksibel andre flate (2), av hvilke i det minste en er vanngjennomløpende, hvilke danner en konvergerende awanningsspalte (4), hvilke beveger seg i forhold til hverandre, hvoretter det fortykkede fiberstoff fjernes fra området ved de begge flater (1,2)* karakterisert ved at oppløsningen som skal avvannes på en av de begge flater danner et fiberstoffsjikt (S) med et faststoffinnhold på i det minste 4%, hvorved denne flaten blir beveget uten at en stillestående motflate er for hånden og at dette fiberstoffsjiktet (S) deretter blir ført inn i awanningsspalten (4) og der blir fortykket, hvorved den fleksible andre flaten (2) blir utspent og begge flatene (1,2) blir trykket mot hverandre.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fiberstoffsjiktet (S) ved inntreden i awanningsspalten (4) oppviser et fastinnhold av i det minstse 8%.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den andre flate (2) er perforert.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den andre flate (2) er et siktbånd.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den andre flate (2) er ugjennombrutt.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at den andre flate (2) på fiberstoff siden har en friksjonskrat fforhøy ende overflate.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at den første flate (1) er vanngjennomstrømmende.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved en for fortykkelsen forangående forawanning, som følger mellom en av flatene (1 eller 2) og en tredje flate (3), hvor i det minste en er vanngjennomstrømmende, hvorved begge de i forawanningen medvirkende flater beveger seg med lik hastighet og hvorved den oppløsning som skal awannes blir dannet av et tynt stoff (SO), som føres inn som et fiberstoffsjikt (S) tilsluttende gjennom bevegelsen av de berørende flater direkte eller indirekte i den konvergerende awanningsspalte (4), som dannes mellom den berørende flate og en av de begge flater (1 eller 2).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det tynne stoff (SO) har et faststoffinnhold av høyst 2%.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at det ved forawanningen dannede fiberstoffsjiktet (S) har en flatevekt av i det minste 40 g/m2 (otro).

11. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den første flate (1) er sylinderformet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at den første flate er anordnet som en horisontal, sylindrisk sikttrommel.

13. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at det ved enden av awanningsspalten (4) følger en sugesone, i hvilken det anbringes et undertrykk gjennom en perforert flate på den side som ikke er belagt med stoff.

14. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det oppspente, fleksible bånd i det vesentligste er fast anbrakt og den relative bevegelse opptrer kun gjennom bevegelse av den perforerte flate.

15. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 14, karakterisert ved at det fleksible bånd beveger seg med en absolutt hastighet lavere enn 10 m/min.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at det fleksible bånd under sin bevegelse løper forbi en rengjøringsinnretning.