NO314636B1 - Fremgangsmåte og anordning for fremstilling av et varmt, overveiende papirfiberinneholdende kornet stoff - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av et varmt, finmalt stoff, i hovedsak inneholdende papirfibre, i overensstemmelse med innledningen til krav 1.

Fremgangsmåter av den ovenfor nevnte type blir benyttet eksempelvis som forberedelse for en dispersjonsprosess av fiberstoff, som er fremstilt av gammelt papir. Det er kjent at papirfiberstoff gjennom dispersjon eller en lignende mekanisk/termisk behandling vesentlig kan få forbedret sine egenskaper. Derved blir det i flere tilfeller anvendt et fiberstoff, som har et tørrstoffinnhold mellom 15 og 35% og som er brakt til en temperatur, som ligger langt over omgivelsestemperaturen. Det er hensiktsmessig å gjennomføre oppvarmingen, dersom fiberstoffet nettopp har den konsistens som er nødvendig for dispergering. Ved denne fortykningsprosess blir en betydelig del av det i fiberstoffet tidligere tilstedeværende vann uttrykt, hvorigjennom for det første viskositeten vesentlig heves og for det andre mindre vann må vannes med dette. Ofte utføres fortykningen i en snekkepresse.

NO-B-172.503 beskriver en fremgangsmåte for behandling av trefibermasse, særlig masse som inneholder returpapir, der massen avvannes og oppvarmes deretter ved hjelp av overopphetet damp under trykk før den føres til en disperger der den finoppdeles.

NO-B-180.241 beskriver en innretning for behandling av partikkelmasse, innbefattende et blandingsapparat, midler for tilsetting av partikkelmasse, en skivedisperger og midler for overføring av av partikkelmasse fra blandeapparatet til skivedispergeren.

Ved en snekkepresse blir fiberstoffoppløsningen presset mellom en tilførselssnekke og en omkring denne omgivende perforert mantel, slik at vannet trer ut gjennom mantelen. Det derved fremstående sammenpressede materialet eller propp blir trykket ut av snekken og revet fra hverandre i delstykker. Dette lar seg uten videre bringe til den ønskede temperatur, men det er imidlertid nødvendig med en forholdsvis lang oppvarmingstid. Naturligvis kan oppvarmingstiden forkortes gjennom ytterligere forminskning av disse delstykker, eksempelvis i en rivesnekke eller et system med gjennomløpende rotorer, men det er imidlertid svært kostbart.

Derav har den hittil forholdsvis lange oppvarmingstid, eksempelvis flere minutter, blitt akseptert, særlig når, det ønskes en høy temperatur over 90°C.

Det er derav oppfinnelsens oppgave å fremskaffe en fremgangsmåte, med hvilken det lykkes å forkorte oppvarmingstiden og samtidig redusere utstyret og de store byggekostnader.

Denne oppgave løses av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for fremstilling av et varmt, finmalt stoff, i hovedsak inneholdende papirfibre, hvilket kommer fra et kompaktert høykonsistent papirfiberstoff, hvilket omvandles i et forminskningsforløp til finkornet fiberstoff, hvilket finkornet fiberstoff løsgjøres og blandes med et gass-henholdsvis dampformet varmemedium, at forminskningen, løsgjøringen og oppvarmingen følger i sammenhengende arbeidsforløp. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at midlet for forminskning angriper på den fra en awanningssnekke utførte propp, som inneholder et høykonsistent papirfiberstoff.

Fortrukne trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av de medfølgende krav 2 til 9.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan med fordel utføres av en anordning kjennetegnet ved et bearbeidingsrom, i hvilket det i det minste befinner seg et bevegbart forminskningsverktøy, som i det vesentligste består av en rotor forsynt med forminskningselementer, hvilket verktøy befinner seg i nærheten av innløpsåpningen for det høykonsistente stoff som skal bearbeides og at det er forsynt med skrapere eller kniver, en damptilførselsinnretning i bearbeidingsrommet så vel som transportmidler, for å bringe det frembrakte finkornede stoff til en utløpsåpning.

Foretrukne trekk ved anordningen fremgår av de med følgende krav 11-21.

Ved hjelp av fremgangsmåten er det mulig, for det første med reduserte kostnader å fremstille et tilstrekkelig finkornet stoff, som lar seg tilsvarende raskt varme opp og for det andre er apparatkostnadene forholdsvis lave, målt mot fremgangsmåtefremskrittet, da forminsknings- og opphetningsforløpet lar seg gjennomføre i et sammenhengende arbeidstrinn. I fordelaktige utførelsesformer blir det kompakterte papirfiberstoff fra innretningen, som har dette mål, direkte trukket inn i bearbeidingsrommet, forminsket der og umiddelbart tilsluttende oppvarmet. Derved kan oppvarmingen på overflaten begynne allerede ved innføringen av det kompakterte fiberstoff. Ved forminskningsforløpet slites stoffet av fra overflaten.

Ved utformingen av det apparat som benyttes til forminskningsprosessen kan det vises til teknikkens stand. Det kan tenkes brukt rotorer med påsatte forminskningsverktøy, som blir trykket mot proppene, hvorved proppene vanligvis i seg selv danner en tilstrekkelig understøttelse. Det er dermed en fordel et andre faststående arbeidsverktøy er unødvendig.

Målet, å kunne utføre det nevnte fremgangsmåteskritt med en kompakt enhet, lar seg enda bedre oppnå, når det høykonsistente papirfiberstoff bringes direkte inn i tilbehøret til en dispergerer. Stoffet blir der, sett i strømningsretningen, grepet i et første forminskningstrinn av dispergereren, forminsket og virvlet opp, hvorved de finkornede fibre oppstår. Gjennom innføring av damp i den i strømningsretningen av det første forminskningstrinnet følgende sone blir stoffet deretter varmet opp til den nødvendige temperatur, hvorved det oppnås en forholdsvis kort oppvarmingstid som følge av den gode forminskningsvirkningen. Den egentlige dispersjon, dvs. forandring av stoffegenskapene følger i dispersjonssonen, som er tilsluttende i strømningsretningen.

Oppfinnelsen og dens fordeler blir forklart i forbindelse med tegningene.

Figur 1 viser skjematisk form de grunnleggende fremgangsmåteskritt; Figurene 2 og 3 illustrerer en variant av fremgangsmåten; Figur 4 viser en videre variant med endret forminskningsverktøy; Figurene 5 til 7 viser videre fordelaktige innretninger for utførelse av fremgangsmåten; Figur 8 viser en fordelaktig kombinasjon av fremgangsmåten med en til denne direkte tilsluttende dispersjon.

Fremstillingen i fig. 1 viser med enkle tekniske trekk, på hvilket vis fremgangsmåten i overensstemmelse med oppfinnelsen i grunntrekk kan forløpe. Man ser at det høykonsistente papirfiberstoff i form av en propp 1 fra en fortykningspresse 2 blir drevet ut av denne og inn i bearbeidingsrommet 6. Denne proppen har eksempelvis en stofftetthet mellom 15 og 20% og dermed en bestemt fasthet. Alt etter denne, og hvilke driftsbetingelser det blir arbeidet etter i fortykningspressen 2, kan dette stoff også allerede ha en temperatur, som ligger over omgivelsesnivået, eksempelvis mellom 30 og 40°C. For enkelthets skyld er proppen 1 i alle figurene fremstilt sirkelsylindrisk, men denne kan også ha andre tverrsnittsformer, eksempelvis føres ringformet ut av fortykningspressen 2. Forminskningstrinnet blir gjennomført, i hvilket en rotor 3, blir trykket mot proppen 1, på det kontaktsted hvor fiberstoffkornene rives av. Gjennom bevegelsen til rotoren såvel som gjennom den over dampledningen 5 tilførte vanndamp ST oppstår en sterk virveldannelse og blanding med dampen. Derved blir det kornformede stoff svært raskt oppvarmet og kan tilsluttende forlate bearbeidingsrommet 6 for videre bearbeiding, eksempelvis dispersjon. Derved finner altså forminskningen, virveldannelsen og oppvarmingen av papirfiberstoffet sted i et sammenhengende arbeidstrinn. For å ivareta en mest mulig jevn og økonomisk drivverdig oppvarming, må oppholdstiden til fiberstoffet i bearbeidingsrommet 6 være mest mulig entydig definert, med andre ord: Transportforløpet må være styrt. Til dette kan, når det danner seg et ensartet virvelmønster, den midlere oppholdstiden bestemmes av gjennomstrømning og volumet i bearbeidingsrommet 6.1 andre tilfeller kan - som eksempelvis vist i fig. 3 - en ytterligere tilførselsinnretning 9 være anbrakt, hvilken definerer kontakttiden mellom papirfiberstoffet og den varme damp. I fig. 3 er det ytterligere antydet at tilførsel av varm damp ST kan skje i den umiddelbare nærhet av forminskningssonen, hvorigjennom dampen raskere penetrerer inn i stoffet. Også det fremskynder oppvarmingen. Blir dampstrålen tilsvarende skarpt knyttet sammen, kan denne under omstendighetene medvirke til sin kondensasjon ved avskalling av stoffet fra proppen. Bearbeidingsrommet er her ikke inntegnet. Man kan kjenne igjen skjematisk den i strømretningen følgende dispersjon 7 med snekkføringen 8.

Tilførsel av papirfiberstoffet kan fordelaktig skje med en vinkel a av omtrentlig 45° på den loddrette linje, hvilket er vist i fig. 2. Derigjennom gir det seg en optimal svevebane for det finkornede stoff i det øvre området av bearbeidingsrommet 6.

Mens rotoren 3 i fig. 1,2 og 3 har forminskningselementer 4 langs sin omkrets, kan slike også være anbrakt på den fremre flate av en vekslende rotor, hvilken er vist i fig. 4. Derved lar det seg feste eksempelvis padleflater 10 på rotorakselen 12 for oppvirvling av det finkornede stoff.

I fig. 5 er et slikt forminskningsverktøy vist, som på fremsiden er forsynt med forminskningselementer 4 og på akselen er forsynt med padleflater 10. Det oppskårede fiberstoff blir grepet av de på den samme rotor 12 anbrakte padleblader 10, blir virvlet i omkretsretningen og slynges til området over rotoren 12. Samtidig slipper den varme dampen inn fra undersiden gjennom et antall dampinnløp 5' bearbeidingsrommet 6. Da padleflatene 10 her i det vesentligste frembringer en bevegelse langs omkretsen, kan den aksielle hastigheten bli regulert separat, til hvilket det eksempelvis på oversiden av virkeområdet til rotoren 12 er anbrakt en separat snekkeføring 11, som for det første sørger for den aksielle forskyvning og for det andre forhindrer fastklebing av fiberstoff i den øvre del av bearbeidingsrommet. I enkelte tilfeller oppstår nemlig det problem at det i bearbeidingsrommet 6 omvirvlede, varme finkornede stoff kleber seg fast og tørker til veggene som danner bearbeidingsrommet. Det er en fordel når virveldannelsen er så sterk at alt stoff føres til området ved snekkeføringen 11 og videre tilbake til rotorområdet, hvorigjennom oppholdstiden blir forlenget. Etter bearbeidingen faller stoffet gjennom utløpsåpningen 13. Eventuelt er det der anbrakt en sluse.

Dette prinsipp: å virvle opp det finkornede stoff gjennom en under beliggende rotor 12 og aksielt føre gjennom med en ovenfor beliggende snekkeføring 11 er vist i fig. 6 i et noe annet riss. Fordelen med en slik anordning er - som tidligere nevnt - den mulighet, å kunne virvle opp det fine finkornede stoff, her med en nedenfor liggende rotor, hvilket svært lett kan trå i berøring med den varme damp, for derved - flest mulig ganger - å føre dette i den ovenfor beliggende del av bearbeidingsrommet, i hvilket den separate og derved uavhengig regulerbare snekkeføring 11 roterer. Denne kan fordelaktig være en båndsnekke, hvis båndføring holder huset fritt for fastklebende stoff. Rotoren 12 kan i stedet for padleflater også inneholde en snekkeføring, som er i inngrep med snekkeføringen 11. For å styre svevebanen til det finkornede stoff, kan føringsretningen 20, hvilken her kun er antydet, være gitt.

Det fastklebede eller fastsatte varme fiberstoffholdige finmalte stoff lar seg også forhindre gjennom en anordning, hvilken er vist i fig. 7.1 overensstemmelse med dette forslag er rotoren 12 eksentrisk anbrakt i et i det vesentligste sylindriske eller kjegleformet deksel, hvilket avgrenser bearbeidingsrommet 6. Når dette dekselet blir satt i langsom dreining, føres det eventuelt vedheftede finmalte stoff med rotasjonen vekselvis i padleområdet til rotoren 12 og blir derved videre skrapt av. Ved en slik anordning kan den aksielle transport av det finmalte stoff i bearbeidingsrommet ivaretas gjennom skråstilt eller kjegleformet kontur.

Denne fremstilling viser kun prinsippet, uten å åpenbare de maskinmessige detaljer, hvilke uten videre er kjent for en fagmann. Videre er heller ikke damptilførselen inntegnet i fig. 4, 6 og 7.

Fig. 8 viser en særlig gunstig utforming av fremgangsmåten i overensstemmelse med oppfinnelsen i forbindelse med en til denne anvendbar innretning. Ved denne løsning blir det høykonsistente papirfiberstoff som proppen 1, hvilken kommer fra fortykningspressen 2, trykket direkte inn i området til et dispersjonstilbehør. Ved den her fremviste utførelse handler det om et dispersjonstilbehør med radiell stofflyt, med en stator 15 og en rotor 16.1 hovedsak kan også en aksiell dispergerer eller knamaskin anvendes. Den her fremviste dispergerer 14 blir innvendig radielt pålagt et sjikt, hvorigjennom i sentrum av rotoren 16 det er anbrakt et første forminskningselement, hvilket eksempelvis kan bære vinge- eller korsformede forminskere. Den her mottrykte proppen 1 blir, hvilket er forklart ved tidligere utførelsesformer, avskallet eller avraspet og derved delt opp i små fine korn. Primære statortenner 22 bremser opp stoffet og forlenger derigjennom oppholdstiden i det radielt utenforliggende tilsluttende damprom 18. Dette damprom 18 er i det vesentligste ringformet og inneholder ingen av de mekaniske til dispersjonen tjenende tenner. Som kjent, blir dispersjonen utført gjennom at tenner med forholdsvis stor hastighet i forhold til hverandre beveger seg forbi hverandre og det derimellom befinnende fiberstoff påvirkes av sterke skjærkrefter. Denne funksjon har ved en innretning for gjennomføring av fremgangsmåten i overensstemmelse med oppfinnelsen først den videre i radiell retning utenfor damprommet 18 tilsluttende dispersjonssone 19.1 damprommet blir stoffet altså ikke mekanisk dispergert. Om nødvendig kan det imidlertid være en innbygning, som bremser bevegelsen av stoffet eller virvler opp dette. Stoffet blir brakt i berøring med den varme damp ST tilført gjennom dampledningen 5". Derved blir dette virvlet opp i damprommet 18 eller i det minste holdt fritt slik at det kan godt gjennomtrenges av damp. Også her blir oppvarmingen i det vesentligste oppnådd gjennom kondensasjon av dampen, dvs. damp blir hele tiden etterpåført. Denne ettertilførsel forbedrer virveldannelsen og friholdelsen av det finkornede fiberstoff. Gjennom proppen 1 og stoffet i dispersjonssonen 19 er damprommet 18 lett avtettet mot omgivelsene. På fordelaktig vis er også avslutningen av dispersjonssonen 19 foretatt gjennom en drosselring 21, da derigjennom fyllingsgraden og gjennomstrømningen lar seg styre. I sammenheng med oppfinnelsen er en høyere og jevnere fyllingsgrad i dispersjonssonen 19 særlig fordelaktig, fordi ellers må den ytre diameter av dispersjonstilbehøret velges svært stor, for å kunne overføre det ønskede spesifikke arbeid. En slik drosselring er eksempelvis kjent gjennom DE 195 23 703 Al.

Sett under ett gir det seg ved en fremgangsmåteutførelse i overensstemmelse med fig. 8 en høy virkning på lite område, hvorfor en svært kompakt innretning er mulig. Størrelsen av damprommet 18 må selvsagt være slik utført at det deri befinnende findelte stoff har den oppholdstid som er nødvendig for oppvarming. I størrelsesorden 1 til 2 sekunder oppholdstid er tilstrekkelig; men denne tid er selvsagt avhengig av ønsket temperatur og det finkornede stoffs grad av finhet.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et varmt, finmalt stoff, i hovedsak inneholdende papirfibre, hvilket kommer fra et kompaktert høykonsistent papirfiberstoff, hvilket omvandles i et forminskningsforløp til finkornet fiberstoff, hvilket finkornet fiberstoff løsgjøres og blandes med et gass- henholdsvis dampformet varmemedium, at forminskningen, løsgjøringen og oppvarmingen følger i sammenhengende arbeidsforløp, karakterisert ved at midlet for forminskning angriper på den fra en avvanningssnekke utførte propp (1), som inneholder et høykonsistent papirfiberstoff.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det finkornede fiberstoff har en maksimal tykkelse av høyst 5 mm.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det finkornede fiberstoff har en maksimal lengdeutstrekning av høyst 30 mm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert v e d at det finkornede fiberstoff under den overveiende del av den nødvendige oppvarmingstid befinner seg i en virveltilstand.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at forminskningen, løsgjøringen og oppvarmingen finner sted i samme rom.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at forminskningsforløpet foregår med mekaniske midler.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert v e d at forminskningsforløpet skjer gjennom den skarpt samlede stråle av gasser eller damper.

8. Fremgangsmåte ifølge kravene 6 og 7, karakterisert v e d at ved forminskningsforløpet kombinerer virkningen av den skarpt samlede stråle med det mekaniske middel.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at forminskningen, løsgjøringen og oppvarmingen finner sted i en dispergerer (14) og at tilsluttende i den samme dispergerer (14) gjennomføres dispersjon.

10. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert ved et bearbeidingsrom (6), i hvilket det i det minste befinner seg et bevegbart forminskningsverktøy, som i det vesentligste består av en rotor (3) forsynt med forminskningselementer (4), hvilket verktøy befinner seg i nærheten av innløpsåpningen for det høykonsistente stoff som skal bearbeides og at det er forsynt med skrapere eller kniver, en damptilførselsinnretning i bearbeidingsrommet (6) så vel som transportmidler, for å bringe det frembrakte finkornede stoff til en utløpsåpning (13).

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at forminskningselementene (4) er anbrakt på omkretsflaten av rotoren (3).

12. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at forminskningselementene (4) er anbrakt på den fremre flate av rotoren (12).

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert ved at rotoren (12) bærer et flertall padleblader (10) på sin aksel, hvilke er bevegbare sammen med rotoren i omkretsretningen.

14. Anordning ifølge kravene 12 eller 13, karakterisert ved at det i det vesentligste parallelt med rotoren (12) er anbrakt en likeledes drivbar snekkeføring (11) i bearbeidingsrommet (6), hvilken i samvirkning med rotoren (12) overtar den aksielle transport av det finkornede stoff.

15. Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at snekkeføringen (11) rengjør bearbeidingsrommet (6).

16. Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at snekkeføringen (11) er anbrakt over rotoren (12).

17. Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at snekkeføringen (11) er anordnet ved siden av rotoren (12).

18. Anordning ifølge kravene 14,15, 16 eller 17, karakterisert v e d at rotasjonshastigheten til snekkeføringen (11) er vesentlig lavere enn for rotoren (12).

19. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at bearbeidingsrommet (6) blir dannet av et i det vesentligste sylindrisk hus, i hvilket rotoren (12) befinner seg, hvorved det sylindriske hus likeledes er drivbart og rotoren med sine på utsiden befinnende deler oppviser en avstand fra den undre innerside av huset av høyst 10 mm.

20. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 9,, karakterisert ved et bearbeidingsrom (6) lokalisert mellom en stator (15) og en rotor (16) i en dispersjonsarmatur, og der proppen (1) som kommer ut av en awanningspresse dernest føres inn i forminskningssonen, der den blir trykket mot rotoren (16) forsynt med forminsknings-elementer (17), etterfulgt nedstrøms av et ringformet damprom (18) som kan mates med oppvarmingsdamp (ST) ved hjelp av dampledninger (5") og tjener til oppvarming av det i forminskningssonen dannede finkornede stoff og at den egentlige dispersjonssone (19) følger videre radielt utenfor.

21. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at dispersjonssonen (19) inneholder flere tannrekker, hvilke er bevegelige i forhold til hverandre med en radiell avstand av høyst 3 mm.