NO822850L - Fremgangsmaate og slipeanordning for fremstilling av fibermasse - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE OG SLIPEANORDNING FOR FREMSTILLING AV FIBERMASSE

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en slipeanordning for fremstilling av fibermasse fra lignocelluloseholdig materiale, idet fiberene frigjøres fra materialet ved hjelp av en slipeanordning.

Mekanisk masse hår i lang tid vært fremstilt av rundvirke

i slipestoler og av treflis i skiveraffinører. I løpet av 70 årene hår skiveraffinørmetoden blitt utviklet slik at man

nå kan fremstille en sterkere masse enn det som kan erholdes i en konvensjonell slipestol. Imidlertid krever raffinørme-toden ca. 50% mere energi enn slipestolmetoden. P.g.a. deøkede energiomkostninger har derfor interessen på ny blitt rettet mot slipestolmetoden. I svensk patentsøknad nr. 79.00988-2 beskrives således en slipestol som arbeider under trykk hvorved det erholdes en masse som er like sterk som raffinørmassen, men ved et energiforbruk som i en konvensjonell slipestol. En slipestol som arbeider under trykk er imidlertid kostbar å fremstille og krever kostbart rundvirke. En fremgangsmåte hvorved det anvendes treflis som råmateriale

i en slipestol er angitt i svensk patentsøknad nr. 78.10749-7. For samtlige av de anvendte metoder gjelder det at den frem-stilte masse krever omfattende etterarbeide såsom siling.og maling, hvilke operasjoner er kostbare både med hensyn til investering og - energiforbruk.. Kjente slipestoler er ufull-komne i sin viktigste del.av slipesonen p.g.a. de mangelfulle styringsmuligheter med hensyn til temperaturkontroll i slipesonen, væsketilførsel til slipesonen, trykk i slipesonen, bortføring av frigjorte fibere, dannelse av flis, samt vedens orientering. Vedrørende vedens orientering er det påvist såvel eksperimentelt som i praksis at kraftforbruket ved fremstilling av slipemasse er lavest når veden er orientert i slipe-verktøyets plan og med fiberretningen vinkelrett mot over-flatens bevegelsesretning.

Hensikten med oppfinnelsen er å redusere de ulemper som dagens slipestoler og raffinører er belemret med og særlig med hensyn til muligheten for å styre temperatur, trykk, væsketilførsel og væskebortførsel i slipesonen. Videre muliggjør oppfinnelsen vedens optimale orientering i slipesonen hvorved elimineres flis- og shives-dannelse, nedsettelse av slitasje av slipeorganet,minskning av. energiforbruket og forbedring av slipe-massens lyshet og bindingsegenskaper. Dette og andre hen-sikter med oppfinnelsen oppnås ved det som er angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal. beskrives nærmere under henvisning til de vedlagte tegninger som viser et utførelseseksempel av oppfinnelsen. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en slipestol for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II i fig. 1.

Fig. 3 viser et snitt langs linjen. III-III i fig. 1.

Fig. 4 viser et grunnriss langs linjen IV-IV i fig. 5 av en annen utførelsesform av en slipestol i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 5 viser et snitt langs linjen V-V i fig. 4.

Fig. 6 og fig. 6a viser snitt langs linjen VI-VI i henholdsvis figurene 4 og 5 av to forskjellige utførelsesformer.

Ved den i fig. 1 viste utførelsesform av en slipeanordning

for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innmates vedflis i sli<p>eanordninqen' ved hjelp av en spaltesold 1,

som anvendes for å oriente vedflisen i en bestemt retning. Det er fordelaktig at relativ lang flis anvendes. Den således orienterte flis innføres således i et rom eller et kammer 2 som dannes mellom en i slipeanordningen fåst anordnet kjerne 4 og et ytterrør eller hus 7. De orienterte og løst pakkede flisbiter i kammeret 2 innmates deretter ved hjelp av en resi-prositerende stempelanordning 3 mot høyre i fig. 1 mot et av-

smalnende parti av kammeret 2 i hvilket parti vedflisen komprimeres mot den faste kjerne 4 og danner et kontinuerlig, sylinder- eller rørformet flislegeme over den faste kjernen 4. Ved kjernens 4 i figurens høyre side er anordnet en slipe-.anordning 6 hvis diameter konisk øker i retning mot husets 7 høyre ende. På denne måte dannes en konvergerende slipesone 5 som begrenses av husets 7 indre yttervegg og slipeanordnin-gens 6 ytterperiferi. Naturligvis kan den konvergerende slipesone 5 også dannes ved.at husets 7 vegger har en avtag-ende innerdiaineter mens slipeanordningen 6 er sylindriske eller ved at både huset 7 og slipeanordningen 6 har koniske overflater.

Huset 7 skal ha en lengde som tillater oppbygning av en plugg med tilstrekkelig utstrekning for ikke å kunne skyves tilbake av det damptrykk som oppbygges i malesonen. Pluggen tilbake-holdes i slipesonen 5 ved friksjon mot husets 7 vegg..Slipeanordningen. 6 kan være fremstilt av et rørformet legeme og dets slipeoverflate kan være utformet på selve legemet eller oppnås ved. hjelp av slipesegmenter som er festet på dette legemet.

Flislegemet eller pluggen som ytterligere komprimeres under den fortsatte fremmatning i slipesonen 5 langs det roterende, slipeorgans 6 overflate danner i slipesonen 5 en komprimert plugg som er stasjonær og fra hvilken fibere løsrives av slipeorganet 6. Denne plugg presses mot slipeorganet av trykket fra stempelanordningen 3. Slipeorganet 6 har en over-■ flate med opphøyninger fortrinnsvis i et mønster som danner trykks tøter som bearbeider flispluggen innvendig under dens fremmatning i den konvergerende slipesone 5. Mønsteret på slipeorganets overflate kan være sammenhengende eller.bestå av adskilte punktformede utstikninger. I begge tilfeller kan mønsteret være utført i spiralform med positiv eller nega-tivt forløp, dvs. enten til venstre eller høyre i figuren, også i en sinusformet spiralform men kan også forløpe parallelt med aksen. Mønsterets utstikninger kan også ha en ut-sparing eller "grop" i toppen. Vedrørende det punktformede mønster bør helst utstikningene dekke hverandre sett i slipeorganets bevegelsesretning. Mønsteret kan også ha sagtann- lignende opphøyninger idet i det minste en del av opphøyn-ingenes kanter er bøyde eller avrundede, idet mønsteret er slik anordnet at den avrundede kant vender mot slipeanord-ningens bevegelsesretning (rotasjonsretning). Opphøyningene skal ha en høyde opptil 1,2 mm fortrinnsvis .0,03-1,0 mm.

Slipeorganet kan være av et materiale som har porer i overflaten, dvs. er vanngjennomtrengelig, hvilket muliggjør inn-trengning av vann i slipeorganets overflate slik at det på denne dannes en vannfilm. Denne vannfilm bygger opp et hydraulisk trykk, hvilket, gjør at slipeanordningen ikke kommer 1 direkte kontakt med fibermaterialet men at vannfilmen over-fører pulseringer fra overflatemønsteret til fibermaterialet. Vannfilmen bidrar ytterligere til å holde slipeorganets overflate ren fra materialet som ellers kunne fastklistre seg til overflaten. Slipeorganet eller dets slipesegment er derfor passende fremstilt av et sintret pulvermateriale av stål, hårmetall eller lignende eller korn av et keramisk materiale som er sammenpresset og forenet på velkjent måte.

Via kanalene 9. i slipeorganet 6 tilføres væske såsom, vann

men også kjemikalier, alkali o.l. kan tilføres ved ønskede steder langs slipesonen 5. De frigjorte fibere bortføres av den tilsatte væske via en eller flere kanaler 8 i slipeanordningen 6. Slipeanordningen 6 som er vist. i utf ørelsesf ormen ifølge fig. 1 er konisk og har en største, diameter som nærmer seg innerdiameteren ved husets 7 høyre utmatningsende. Ved-restene danner derved en tetning mot slipesonen 5 når disse passerer den spalte som dannes mellom huset og slipeanordningen 6. Disse vedrester kan oppsamles og føres tilbake til det inngående flismaterialet.. Slipning i slipesonen kan også skje under overtrykk (damptrykk), hvilket oppbygges ved at man skaper et mottrykk i utløpskanalen 8, slik at det i kammeret 2 forkomprimerte flislegeme danner en plugg som tetter mot

flisinnløpet 1. Naturligvis kan det også anvendes en sluse for innmatning av flisen i kammeret 2 henholdsvis for utmatning av massen fra utløpskanalen 8. Massen avgår derved fra kanalen 8 til et kar 10 der masse og damp separeres og avledes trykktett fra karet. Ved den i figurene 4-6 viste utførelses-

form av slipeanordningen i henhold til oppfinnelsen har til-svarende deler av slipeanordningen gitt de samme betegnelser som for utførelsesformen ifølge fig. 1, men med 1 foran hen-visningsbetegnelsen. Således består slipeorganet som vist

i fig. 5, 6 og 6a av en skive 16 som roterer mot innmatnings-kammeret 12 i en omhylning eller huset 17. Flisen innmates fra spaltesoldet 11 ved hjelp av en stempelanordning 13 inn i fliskammeret 12. Flisbitene orienteres med fiberretningen radielt i skivens 16 plan slik at slipeanordningen eller slipeskivens 16 slipeoverflate som tidligere beveger seg vinkelrett mot" f iberretningen. Den konvergerende slipesone dannes ved at fliskammerets 12 bunn heller oppover i inn-matningsretningen hvorved flisen ved hjelp av stempelanordningen 13 presses mot slipeskiven 16. Vann tilsettes slipesonen via vanninnløpet 19,.enten i skiven 16, fig. 6, idet vannet passende tilføres gjennom en boring i aksen eller alter-nativt i huset 17 slik som vist i fig. 6a. Frigjorte fibere og vann utføres gjennom sporene 18 i skiven 16 ved husets 17 yttervegg. Slipningen kan skje under overtrykk ved at hele slipeanordningen innelukkes i et trykkhus. Veden sluses inn i huset av stempelanordningen 13 for å komprimere denne til en kontinuerlig, tett flispluss. For å oppnå en jevn belastning rundt slipeskiven 16 kan flisen passende innmates på flere steder i fliskammeret 12, eksempelvis ved de tre steder som er vist i utførelsesformen i fig. 4.

De.viste utførelsesformer kan naturligvis varieres innen opp-finnelsens ramme. Således kan eksempelvis mateanordningen på kjent måte utføres kontinuerlig eksempelvis ved hjelp av en skrueinnraater. Oppfinnelsen kan også tilpasses for slipning av rundtømmer, i hvilket tilfelle kjernen 4 i sentrum ute-lates og slipeanordningen 6 utformes som en kon.

Utførte forsøk viser at oppfinnelsen kan anvendes for fremstilling av en lysere masse med bedre bindingsegenskaper enn det som er mulig med kjente metoder og med et lavt energiforbruk. Forklaringen kan være den at veden i slipesonen er komprimert både i aksiell og radiell retning og presset mot huset av det roterende slipelegemet. Slipelegemet skaper vibrasjoner som vannfilmen overfører til veden hvorved fibrene frigjøres.

Takket være den definerte bearbeidelse i slipesonen kan det fremstilles masse med meget liten gråfraksjon, hvilket er viktig for trykkbarheten av papir som fremstilles fra massen.

Oppfinnelsen utviser følgende fordel fremfor kjente slipestoler og raffinører: 1. Slipesonen er fylt av komprimert og orientert ved. Energi kan derfor overføres fra slipeanordningen til veden uten sær-lige støttap, uten luftinntrengning og uten vannoverskudd. 2. Hvert treelement får en definert bearbeiding, dvs. hvert overflateelement av veden i slipesonen får ved et gitt slipe-trykk et bestemt antall trykkstøt fra slipeorganet som har et regelbundet mønster og er homogent, hvorved en praktisk talt flisfri masse erholdes. Vanlige uhomogene'slipestener med sine tilfeldige blandede korn av forskjellig størrelse i på samme måte som en skiveraffinør varierende frekvenser som demper hverandre. I kjente sli<p>estoler og raffinører utsettes veden for et meget varierende overflatetrykk til forskjell fra i henhold til foreliggende oppfinnelse. 3. Slipeorganets mønstre overfører vibrasjoner til tremassen via en tynn vannfilm hvorfor friksjonen er lav og slitasje av slipeorganet er lite. I kjente skiveraffinører er slitas-jen stor<p>.g.a. direkte kontakt mellom maleskiven og veden. Omkostningene ved utbytning av maleskiver er en stor omkost-ningspost for raffinører. 4. Slipningen skjer nesten vinkelrett mot fiberretningen hvilket gir det minste energiforbruk. I kjente raffinører skjer bearbeidingen tilfeldig med hensyn til fiberorienter-ingen og er derfor ugunstig. 5. Frigjorte fibere forlater slipesonen raskt via en kanal i

slipeorganet takket være at slipesonen er relativt liten.

I kjente slipestoler eller raffinører må fiberene passere en større malesone og utsettes for en ukontrollert bearbeidelse. 6. Slipingen skjer i fravær av luft hvilket forhindrer oksy-dasjon av massen. 7. Slipningen kan utføres i et lukket rom der slipetrykket kan reguleres hvorved massekvaliteten kan påvirkes.

Med begrepet slipning i den ovenfor angitte beskrivelse for-stås i første rekke alle typer bearbeiding av fibermateriale! hvor fibere frigjøres fra materialet ved hjelp av trykkstøt fra slipeorganets mønstrede overflate.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av fibermasse fra et lignocelluloseholdig materiale, såsom vedflis eller lignende, hvor fibrene frigjøres fra materialet ved hjelp av en slipeanordning, karakterisert ved at fibermaterialet formes til et legeme og at dette legeme uten rota-sjonsbevegelse innmates under komprimering i en slipesone som har konvergerende veggoverflater, at fibermateriallegemet i slipesonen bearbeides ved hjelp av minst en slipeanordning som er roterbar i forhold til fibermateriallegemet og avgrenser i det minste en del av slipesonens konvergerende vegg-overf later, samt at frigjorte fibere kontinuerlig fjernes fra slipesonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fibermaterialet orienteres med fiberene i ønsket retning, fortrinnsvis parallelt med slipeoverflatens plan og på tvers av slipeorganets rotasjonsretning før innmatning i slipesonen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at væske- og/eller oppløsning av kjemikalier, alkali eller andre behandlingsmidler tilføres slipesonen under sliping.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-3, karakterisert ved at fibermaterialets innmatning henholdsvis de frigjorte fiberes utmatning i forhold til slipesonen skjer trykktett for oppbygning av et overtrykk i slipesonen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3.eller 4, karakterisert ved at trykk og temperatur i slipesonen reguleres helt eller delvis av den tilførte væskes mengde, trykk og temperatur.

6. Slipeanordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge/ kravene 1-5, for fremstilling aw fibermasse fra et lignocel luloseholdig materiale, såsom vedflis eller lignende, innbefattende en slipeanordning for frilegning av fiberene fra fibermaterialet, karakterisert ved en innmatnings- og slipesone (5) med konvergerende veggoverflater (6,7; 16,17) i hvilken fibermaterialet formes til et sammenhengende legeme som under innmatning i slipesonen bearbeides av minst et slipeorgan (6,16) hvis ytre overflater i det minste danner en av de konvergerende veggoverflater, samt utløpsanordninger (8) for utmatning av frilagte fibere fra slipesonen (5).

7. Slipeanordning ifølge krav 6, karakterisert ved et rørformet hus (7)., et i huset roterende slipeorgan (6) idet huset og slipeorganet har konvergerende vegg-overf later, samt en ved den konvergerende slipesone smaleste del utformet spalte gjennom hvilken fibermaterialet danner en tetning mot slipesonen.

8. Slipeanordning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at slipelegemet er forsynt med minst en ti lf ør s elskanal (9,19) for væske eller kjemikalieoppløs-ning, samt minst en utløpskanal (8) for den dannede fiber-suspensjon.

9. Slipeanordning ifølge kravene 6-8, karakterisert ved en i fibermaterialets tilførselsretning før slipesonen anordnet kjerne (4) som er anordnet med en spalte til det omgivende hus (7) slik at i denne spalte dannes et rørformet legeme, av fibermaterialet før innmatning i slipesonen (5).

10. Slipeanordning ifølge kravene 6-9, karakterisert ved et skiveformet slipelegeme (16) til hvilken er anordnet en avsmalnende innmatnings- og slipesone (12) i perifer retning, samt radielt forløpende kanaler (19) for tilførsel av væske til de nevnte soner (12).

11. Slipeanordning ifølge kravene 6-10, karakterisert ved at slipeorganet har en mønstret overflate innbefattende relativt små opphøyninger som forløper kontinuerlig eller med avbrudd og som har en høyde på opptil 1,2 mm, fortrinnsvis 0,01-1,0 mm.

12. Slipeanordning ifølge kravene 6-11, karakterisert ved et til utløpsanordningen (8) tilknyttet karet (10), i hvilken masse og damp separeres og hvor massen utføres trykktett for tilveiebringelse av et ønsket mottrykk i karet (10) og i utløpsanordningen (8).