SE0400658A1

SE0400658A1 - Duplex stainless steel alloy and use of

Info

Publication number: SE0400658A1
Application number: SE0400658-1A
Authority: SE
Inventors: Göransson Kenneth
Original assignee: Sandvik Intellectual Property Ab
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2008-05-01

Abstract

Förfarande för förbehandling av flis som omfattar att transportera det tillförda materialetgenom en kompressionsskruvanordning med en atmosfär av mättad ånga vid ett trycköver ca. 34,5 kPa, att dekomprimera det komprimerade materialet och mata ut det frånskruvanordningen till ett dekomprimeringområde, att föra det dekomprimerade materialetfrån dekomprimeringsområdet till en fibreringsanordning, såsom en skivraffinator med lågintensitet, varvid minst ca. 30 % av fiberknippena och fibrerna axiellt separeras utan vä-sentlig fibrillering av fibrerna. I en mer specifik form avser uppfinningen ett förfarande förtillverkning av mekanisk massa, innehållande stegen att fibrera tillfört träflismaterial i enskivraffinator med låg intensitet tills åtminstone ca. 30 % av fibrerna axiellt separerats medmindre än ca. 5 fibrillering, och att sedan raffinera det fibrerade materialet i en skivraffi-nator med hög intensitet tills åtminstone ca. 90 % av fibrerna fibrillerats. I en annan formav uppfinningen kombineras flisens fibrering med kemisk behandling för att förbättra mas-sans egenskaper i förhållande till energin. A method for pretreating chips which comprises transporting the supplied material through a compression screw device with an atmosphere of saturated steam at a pressure above approx. 34.5 kPa, to decompress the compressed material and discharge the unscrewing device to a decompression area, to carry the decompressed material from the decompression area to a fiberizing device, such as a low intensity disc refiner, wherein at least approx. 30% of the fiber bundles and fibers are axially separated without substantial fibrillation of the fibers. In a more specific form, the invention relates to a process for the prefabrication of mechanical pulp, comprising the steps of fiberizing supplied wood chip material in a single-intensity refiner until at least approx. 30% of the fibers are axially separated unless approx. Fibrillation, and then refining the fibrous material in a high intensity disk refiner until at least about 90% of the fibers have been fibrillated. In another form of the invention, the fiberization of the chips is combined with chemical treatment to improve the properties of the pulp in relation to the energy.

Description

T Förbehandling av flis med höggradig defibrering Bakgrunden till uppfinningen Föreliggande uppfinning avser framställning av massa för papperstillverkning av tillförtträflismaterial, och speciellt mekanisk raffinering och kemimekanisk raffinering. BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the production of pulp for the papermaking of wood chips, and in particular to mechanical refining and chemical mechanical refining.

Redan flera årtionden har man ansträngt sig för att förbättra mekaniska raffineringsmeto-der (medräknat kemimekanisk raffinering) för att ur tillfört tråflismaterial framställa massaför papperstillverkning med lägre specifikt energibehov. Ett betydande framsteg mot dettamål gjorde upphovsmannen till föreliggande uppfinning i medlet av 1990-talet genom attutveckla ”RTS”-processen, som beskrivs i patentet US 5,776,305 beviljat den 7.7.1998 för”Low-Resident, High-Temperature, High-Speed Chip Refining”. Denna utveckling riktade , sig till förhållandet mellan omgivningen vid flisens förbehandling och miljön i primärmassa- raffinatorn med hög konsistens, varvid ett fönster hos hålltiden i förvärmningen, den mät-tade ångans temperatur (tryck) vid förvärmningen, och en hög hastighet vid skivraffine-ringen ledde till en anmärkningsvärd minskning i den specifika energin som behövdes föratt åstadkomma kommersiella styrkeegenskaper, samtidigt som man behöll tillfredsstäl-lande optiska egenskaper.Efforts have been made for several decades to improve mechanical refining methods (including chemical mechanical refining) in order to produce pulp for paper production with lower specific energy requirements from added waste chip material. Significant progress toward this goal was made by the author of the present invention in the mid-1990s by developing the "RTS" process described in U.S. Patent 5,776,305 issued July 7, 1998 for Low-Resident, High-Temperature, High-Speed Chip Refining. ”. This development was aimed at the relationship between the environment at the chip pre-treatment and the environment in the primary consistency refiner with high consistency, whereby a window of the holding time in the preheating, the measured steam temperature (pressure) at the preheating, and a high speed at the disc refining led to a remarkable reduction in the specific energy needed to achieve commercial power properties while maintaining satisfactory optical properties.

/ Upphovsmannen till föreliggande uppfinning har utfört betydande ytterligare utveckling,som är förbehandlingen ”RT Pressafiner", en uppströms förvärmning och primärraffine-ring, som beskrivs i den internationella patentansökningen PCT/US98/14710 som lämna-des in den 16.7.1998 för ”Method of Pretreating Lignocellulose-Containing Feed Material”.Enligt den utvecklade RT Pressafiner -behandlingen behandlas flismaterial, som matatst.ex. från en atmosfärisk inledande ångbehandlingssilo, först vid en högre temperatur ochett högre tryck, varefter förbehandlat flis kan transporteras direkt till förvärmningsavdel-ningen i en primärrafﬁnator, eller hållas kvar i en atmosfärisk silo tills de senare matas tillförvärmningsavdelningen i en primärraffinator.The author of the present invention has carried out significant further development, which is the pre-treatment "RT Pressafiner", an upstream preheating and primary refining, as described in the international patent application PCT / US98 / 14710 which was filed on 16.7.1998 for "Method of Pretreating Lignocellulose-Containing Feed Material. ”According to the developed RT Pressafiner treatment, chip material is treated, which is fed eg from an atmospheric initial steam treatment silo, first at a higher temperature and a higher pressure, after which pretreated chips can be transported directly to the preheating department in a primary refiner, or kept in an atmospheric silo until the latter are fed to the preheating compartment of a primary refiner.

Kombinationen av RT Pressafiner -förbehandlingen och RTS -primärraffineringen åstad-kommer ett mekaniskt raffineringssystem som är exceptionellt effektivt ur energisynpunkt,huvudsakligen beroende på den betydande andelen av axiell separering av fibrerna i fli-sen som matas till primärraffinatorn. Trots att RT Pressafiner -förbehandlingsmetodenoch -anordningen har varit mycket effektiva för att åstadkomma axiellt separerade fibrer(dvs. separerade i fiberriktningen), verkar den övre gränsen för axiell separering att liggavid ca. 25 - 30 procent av flisens totalmassa.The combination of the RT Pressafiner pretreatment and the RTS primary refining provides a mechanical refining system that is exceptionally efficient from an energy point of view, mainly due to the significant proportion of axial separation of the fibers in the chips fed to the primary refiner. Although the RT Pressafiner pretreatment method and apparatus have been very effective in producing axially separated fibers (ie, separated in the fiber direction), the upper limit of axial separation appears to lie at approx. 25 - 30 percent of the chip's total mass.

Sammanfattning av uppfinningen Sålunda är ett mål för föreliggande uppfinning att åstadkomma en anordning och ett förfa-rande för tillverkning av minst ca. 30-procentigt axiellt separerade fibrer i det tillförda flis-materialet under förbehandlingen uppströms från förvärmningsavdelningen i ett mekanisktraffineringssystem.SUMMARY OF THE INVENTION Thus, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for manufacturing at least about 30% axially separated fibers in the chipped material supplied during the pretreatment upstream of the preheating compartment of a mechanical refining system.

Ett ytterligare mål är att uppnå denna höga andel av axiellt separerade fibrer och samtidigtbehålla fördelarna hos anordningen och förfarandet, som beskrivs i den internationellapatentansökningen PCT/US08/14710, dvs. upplösning av flisstrukturen med minimalaskador vid ingångens trycksatta förhållande, minskad energiförbrukning i raffineringen,välfungerande avlägsning av extraktämnen, förbättrad fördelning av flisstorleken förmassaraffinatorns stabilitet, och förbättrad impregnering med kemikalier, samtidigt somman ytterligare erhåller ett betydligt minskat behov av specifik energi för att med tillfreds-ställande kvalitet framställa massa för papperstillverkning.A further object is to achieve this high proportion of axially separated fibers while retaining the advantages of the device and method described in International Patent Application PCT / US08 / 14710, i.e. dissolution of the chip structure with minimal damage at the inlet pressurized condition, reduced energy consumption in refining, well-functioning removal of extractants, improved chip size distribution of the pulp refiner stability, and improved impregnation with chemicals, while further reducing energy significantly to specific needs. quality produce pulp for papermaking.

Detta mål uppnås i en förbehandlingsprocess för flis som omfattar att transportera det till-förda materialet genom en kompressionsskruvanordning med en atmosfär av mättad ångaoch ett tryck över ca 34,5 kPa, att dekomprimera och utmata det komprimerade materialetfrån skruvanordningen i ett dekompressionsområde, att föra det dekomprimerade materi-alet från dekompressionsområdet till en fibreringsanordning, såsom en skivraffinator/medlåg intensitet, varvid minst ca. 30 procent av fiberknippena och fibrerna separeras axiellt,utan någon signifikant fibrillering av fibrerna. l en specifikare form riktar sig uppfinningen till en process för tillverkning av mekaniskmassa, som innehåller stegen att defibrera eller fibrera till en skivraffinator med låg inten-sitet tillfört träflis tills åtminstone ca. 30 procent av fibrerna separerats med mindre än ca.5 procent fibrillering, och sedan mala det fibrerade materialet i en skivraffinator med högintensitet tills åtminstone ca. 90 procent av fibrerna fibrillerats.This object is achieved in a pre-treatment process for chips which comprises transporting the supplied material through a compression screw device with an atmosphere of saturated steam and a pressure above about 34.5 kPa, decompressing and discharging the compressed material from the screw device into a decompression area, bringing it decompressed the material from the decompression range to a fiberizing device, such as a disc refiner / low intensity, with at least about 30 percent of the fiber bundles and fibers are separated axially, without any significant fibrillation of the fibers. In a more specific form, the invention is directed to a process for manufacturing mechanical pulp which contains the steps of defibrating or fiberizing to a low intensity disc refiner supplied with wood chips until at least about 30 percent of the fibers are separated with less than about 5 percent fibrillation, and then ground the fibrous material in a high intensity disc refiner until at least about 5 percent. 90 percent of the fibers have been fibrillated.

Den fördelaktiga anordningen för förbehandling av träflis enligt uppfinningen innehåller etthus under tryck med en ingångsände och en utmatningsände, en skruvpress som bildats i »huset så att skruvpressen tar emot materialet från husets ingång och för det vidare utmed en roterande skruvaxel för att komprimera materialet, samt en fibreringsanordning, såsomen mekanisk raffinatorrotor, valfrittinom samma hus, som tar emot materialet från skruv-pressen och fibrerar materialet. Skruvaxeln är fördelaktigt axiellt i samma linje med roto-raxeln, och skruva>u l en alternativ utföringsform behöver inte skruvaxeln och rotoraxeln vara koaxiella, ellerens ligga i samma horisontalplan. Skruven och rotorn kan istället vara i skilda hus, så attflisen i dekompressionsområdet styrs genom en ränna eller liknande eller transporteras tillfibreringsraffinatorns ingång.The advantageous device for pre-treating wood chips according to the invention comprises a pressurized housing with an inlet end and a discharge end, a screw press formed in the housing so that the screw press receives the material from the housing entrance and further along a rotating screw shaft to compress the material, and a fiberizing device, such as a mechanical refiner rotor, optionally within the same housing, which receives the material from the screw press and fibers the material. The screw shaft is advantageously axially in the same line with the rotor shaft, and screwing in an alternative embodiment does not require the screw shaft and the rotor shaft to be coaxial, or to lie in the same horizontal plane. The screw and the rotor can instead be in separate housings, so that the chips in the decompression area are controlled through a gutter or the like or transported to the input of the fiber refiner.

Det enda huset eller de flera husen hålls fördelaktigt i mättad ånga under ett tryck, somligger i området ca. 34,5 kPa - 207 kPa.The single house or the several houses are advantageously kept in saturated steam under a pressure, which is located in the area approx. 34.5 kPa - 207 kPa.

Materialet som matas ut från fibreringsanordningen har i själva verket ”omvandlats” frånflis till korta, gräsliknande strån som separerats i fiberriktningen till små fibrösa partiklar.The material discharged from the fiberizing device has in fact been "converted" from wood chips into short, grass-like strains separated in the fiber direction into small fibrous particles.

Trots att användningen av en trycksatt förbehandlingsanordning, såsom en skruv undertryck, är känd från RT Pressafiner -metoden, och trots att det säkerligen är känt att fibrille-ra flismaterial i en primär- eller sekundärraffinator, kan man uppskatta att en ny och bety-dande aspekt hos föreliggande uppfinning är placeringen av den ytterst effektiva fibre-ringsanordningen med låg energiförbrukning i förbehandlingsprocessen, t.ex. i form av enmekanisk raffinator som åstadkommer en stark fibrering utan att använda sådan energisom krävs för en väsentlig fibrillering. En förutsättning för uppfinningen är att maximeraåtskiljandet av fibreringssteget och fibrilleringssteget under den termomekaniska rafﬁne-ringsprocessen. Det senare steget förbrukar mest energi, och kräver en effektiv överföringav energi i förhållanden med hög intensitet för att minimera den totala energiförbrukning-en.Although the use of a pressurized pretreatment device, such as a screw negative pressure, is known from the RT Pressafiner method, and although it is certainly known to fibrillate chip material in a primary or secondary refiner, it can be appreciated that a new and significant aspect of the present invention is the placement of the highly efficient low energy consumption fiber device in the pretreatment process, e.g. in the form of a single-mechanical refiner which produces a strong fibrillation without using such energy as is required for a substantial fibrillation. A prerequisite for the invention is to maximize the separation of the fibrillation step and the fibrillation step during the thermomechanical refining process. The latter step consumes the most energy, and requires an efficient transfer of energy in high intensity conditions to minimize the total energy consumption.

Föreliggande uppfinning kan mycket effektivt spara energi. Om man i sista hand önskaren väsentligen 100-procentig fibrillering genom konventionell mekanisk raffinering, och om det tillförda materialet förbehandlas enligt kända förfaranden, t.ex. med RT Pressafiner - metoden, så måste den primära mekaniska raffinerlng först fibrera flismaterialet och se-dan inleda fibrilleringen av fibrerna, varvid man använder konstruktionsparametrar somspeciellt tillämpats för en svårare fibrillering av fibrerna. Genom den föreliggande uppfin-ningen kommer betydligt över 30 % av fibrerna, och i de flesta fall åtminstone ca._ 75 % avfibrerna att bli axiellt separerade (ﬁbrerade) i en raffinator eller liknande med fördelaktigtlåg intensitet, som mycket effektivt utför ﬁbreringen (men inte fibrillering). Det fibreradematerialet har sålunda ingen mätbar freeness. Då det fibrerade materialet sedan behand-las i raffinatorn med hög intensitet förbrukas inte den större intensiteten (och den sålundahögre energinivån) på fibrering, utan helaintensiteten kan användas för att flbrillera fibrer-na.The present invention can save energy very efficiently. If in the end the desired substantially 100% fibrillation by conventional mechanical refining, and if the supplied material is pretreated according to known methods, e.g. with the RT Pressafiner method, the primary mechanical refining must first fiberize the chip material and then initiate the fibrillation of the fibers, using design parameters specifically applied for a more difficult fibrillation of the fibers. By the present invention, well over 30% of the fibers, and in most cases at least about 75% of the fibers, will be axially separated (ﬁbrated) in a refiner or the like with advantageously low intensity, which performs the (very efficiently (but not) fibrillation). The fibrous material thus has no measurable freeness. When the fibrous material is then processed in the high intensity refiner, the greater intensity (and thus the higher energy level) is not consumed on fiberization, but the whole intensity can be used to filter the fibers.

Föreliggande uppfinning åstadkommer en mycket högre grad .av axiell fiberseparatlon änkonventionella flispressar, även om de förbättrats med RT Pressafiner -förbehandlingen. aaaa oo Fibreringen i en förbehandlande fibreringsanordning gör det möjligt att rikta fibrerna me-dan fibrerna utsätts för cykler av påfrestning som behövs för att axiellt separera ﬁbrerna.Trycksättningen möjliggör en reducering av flisstorieken l press- och fibreringszonernamed minimal skada för flisstrukturen. Det sker en gradvis överföring från presszonen tillprimärraffineringen, och denna åstadkommer den axiella fibersepareringen på ett kontrol-lerat sätt. På grund av både trycksatt omgivning och mindre storleksfördelning kan manuppnå högre nivåer vid avlägsning av extraktämnen. Dessutom förbättras impregneringenav vatten eller kemiska vätskor.The present invention provides a much higher degree of axial fiber separation than conventional chip presses, although improved with the RT Pressafiner pretreatment. aaaa oo The fibrillation in a pretreatment fibrillation device makes it possible to direct the fibers while the fibers are subjected to cycles of stress needed to axially separate the fibers. The pressurization enables a reduction of the chip size in the pressing and fibrillation zones with minimal damage to the chip structure. There is a gradual transfer from the press zone to the primary refining, and this provides the axial fiber separation in a controlled manner. Due to both pressurized environment and smaller size distribution, higher levels can be achieved when removing extract substances. In addition, the impregnation of water or chemical liquids is improved.

Primärraffineringen (fibrilleringen) förbättras i produktionens delsystem genom att det be-hövs en betydligt lägre specifik energi för en given freeness, på grund av den högre nivånav axiellt separerade fibrer som matas till primärraffinatorn. Detta möjliggör ett minimaltinstallerat energibehov för en given fabrikskapacitet. Dessutom kan man erhålla en ökadkapacitet hos primärraffinatorn genom en större tillgänglig area hos skivytorna, d.v.s. zo-nen för krosstänger kan väsentligen minskas eller elimineras, eftersom man tillför primär-raffinatorn ett fibermaterial istället för flismaterial. Dessutom förbättras stabiliteten hosprimärraffinatorns belastning p.g.a. den minskade skrymdensiteten hos det tillförda mate-rialet. Förhållandet mellan massans egenskaper och specifik energi kan justeras genomflisens fibreringsnivå som man åstadkommer i förbehandlingen. Slutligen kan man ytterli-gare justera parameterfönstren för den primära RTS-raffineringsprocessen för att optime- .ra raffineringen av fibrerat tillfört material istället för tillfört material med enbart reducerad storlek eller hela träflis.Primary refining (fibrillation) is improved in the production subsystem by requiring a significantly lower specific energy for a given freeness, due to the higher level of axially separated fibers fed to the primary refiner. This enables a minimally installed energy requirement for a given factory capacity. In addition, an increased capacity of the primary refiner can be obtained through a larger available area of the disk surfaces, i.e. the zone for crusher rods can be substantially reduced or eliminated, since the primary refiner is supplied with a fibrous material instead of chip material. In addition, the stability of the load of the primary refiner is improved due to the reduced bulk density of the supplied material. The ratio between the properties of the pulp and the specific energy can be adjusted to the fibrillation level of the genomic chips which is achieved in the pre-treatment. Finally, the parameter windows of the primary RTS refining process can be further adjusted to optimize the refining of fibrous feedstock instead of feedstock of only reduced size or whole wood chips.

Allmänt taget kan föreliggande uppfinning alternativt formuleras så att den omfattar, be-står av, eller består väsentligen av vilka som helst lämpliga steg eller komponenter sompresenterats här. Föreliggande uppfinning kan ytterligare, eller alternativt, formuleras såatt den inte innehåller, eller att den är väsentligen utan sådana steg, komponenter, mate-rial, ingredienser eller sorter som används i sammansättningar på teknikens ståndpunkt,eller vilka på annat sätt inte är nödvändiga för att uppnå funktionen och/eller målen för fö-religgande uppfinning. I Kort beskrivning av figurerna De fördelaktiga utföringsformerna beskrivs nedan med hänvisning till de bifogade ritning-arna, i vilka: Figur 1 visar schematlskt ett mekaniskt (inklusive kemimekanisk) raffineringssystem inne-hållande delsystem för förprocessering, förbehandling och tillverkning, varvid förbehand- lingens delsystem innehåller funktioner för konditionering, kompression, dekompressionoch fibrering enligt uppfinningen; Figur 2 är en stiliserad illustration av en anordning i förbehandlingens delsystem enligt enutföringsform av uppfinningen, varvid en skruvpress och en skivraffinator roterar på en gemensam axel; Figur 3 är en stiliserad illustration av en annan utföringsform av uppfinningen, varvidskruvpressen och en konisk raffinator anordnats koaxiellt, men varvid båda har en re-spektive drivmotor eller utväxling som tillåter olika rotationshastigheter; Figurerna 4a och 4b visar schematiskt hur skruvpressens axel och skifraffinatorns axelfördelaktigt är sammankopplade för att tillämpa utföringsformen som visades i figur 3; Figur 5 är en schematisk illustration av en tredje utföringsform, varvid skruvaxelns mittlinjeoch skivraffinatoraxelns mittlinje inte ligger i samma plan; Figur 6 är en grafisk jämförelse av freeness som funktion av den specifika energin för enRT-RTS -referensprocess (RT Pressafiner -förbehandling med efterföljande RTS -pri-märraffinering) och två varianter av den uppfinningsenliga RTF-RTS -processen (RT -fib-reringsförbehandling med efterföljande RTS -primärraffinering); / Figur 7 är ett stapeldiagram av de specifika energibehoven för de tre processer som jäm-fördes i figurerna 6 - 8; Figur 8 är en jämförelse av processerna i ﬁgur 6 med avseende på dragindex såsom; funktion av freeness; Figur 9 är i form av ett stapeldiagram en jämförelse av det specifika energibehovet för enfreeness-nivå av 200 ml i processerna enligt referensen (RT-RTS) och uppfinningen(RTF-RTS), varvid primärraffinatorn körs med två olika hastigheter; Figur 10 visar resulterande rivindex som funktion av freeness för processerna enligt refe-rensen och uppfinningen ifigur 9; Figur 11 är en grafisk jämförelse av den specifika energin för processerna enligt referen-sen (RT-RTS) och uppfinningen (RTF-RTS), varvid det visas effekterna av att i fibrerings-skivorna använda raffinatorskivor med hög intensitet jämfört med låg intensitet; Figur 12 illustrerar resulterande rivindex som funktion av freeness för processerna enligtreferensen respektive uppfinningen ifigur 11; ooooo se Figur 13 illustrerar resulterande dragindex som funktion av freeness i processerna enligtreferensen respektive uppfinningen i figur 11; Figur 14 är en grafisk jämförelse av freeness som funktion av den specifika energin, bero-ende på vilka kemikalier som matas in i den uppfinningsenliga processen; Figur 15 är en grafisk jämförelse av dragindex som funktion av den specifika energin, be-roende på vilka kemikalier som matas in i den uppfinningsenliga processen; Figur 16 är en jämförelse av vithet som funktion av freeness, beroende på vilka kemikaliersom matas in i den uppfinningsenliga processen; Figur 17 är en grafisk jämförelse av freeness som funktion av den specifika energin förutvalda kemimekaniska massor, vilka tillverkats med förbehandling i processerna enligtreferensen respektive uppfinningen; Figurerna 18 - 19 visar resulterande dragindex och rivindex som funktion av freeness förprocesserna enligt referensen och uppfinningen i ﬁgur 17; Figur 20 är ett fotograﬁ av flismaterial efter förbehandling enligt en känd teknik, där mindreän 25 % av fibrerna är axiellt separerade; och Figur 21 är ett fotografi av flismaterial efter förbehandling enligt föreliggande uppfinning,där materialstorleken ändrats och närapå alla fibrer är axiellt separerade.In general, the present invention may alternatively be formulated to comprise, consist of, or consist essentially of any suitable steps or components presented herein. The present invention may be further, or alternatively, formulated so as not to contain, or to be substantially without, such steps, components, materials, ingredients or varieties which are used in prior art compositions, or which are otherwise not necessary to: achieve the function and / or objects of the present invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantageous embodiments are described below with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically shows a mechanical (including chemical mechanical) refining system containing subsystems for preprocessing, pretreatment and manufacture, the pretreatment subsystem containing conditioning, compression, decompression and fiber functions according to the invention; Figure 2 is a stylized illustration of a device in the pretreatment subsystem according to one embodiment of the invention, wherein a screw press and a disk refiner rotate on a common axis; Figure 3 is a stylized illustration of another embodiment of the invention, in which the screw press and a conical refiner are arranged coaxially, but both having a respective drive motor or gear ratio that allows different rotational speeds; Figures 4a and 4b schematically show how the shaft of the screw press and the shaft of the disc refiner are advantageously interconnected to apply the embodiment shown in Figure 3; Figure 5 is a schematic illustration of a third embodiment, wherein the center line of the screw shaft and the disk refiner shaft center line are not in the same plane; Figure 6 is a graphical comparison of freeness as a function of the specific energy for an RT-RTS reference process (RT Pressafiner pretreatment with subsequent RTS primary refining) and two variants of the inventive RTF-RTS process (RT fiberization pretreatment). with subsequent RTS primary refining); Figure 7 is a bar graph of the specific energy needs of the three processes compared in Figures 6-8; Figure 8 is a comparison of the processes in Figure 6 with respect to tensile index such as; function of freeness; Figure 9 is in the form of a bar graph a comparison of the specific energy requirement for enfreeness level of 200 ml in the processes according to the reference (RT-RTS) and the invention (RTF-RTS), the primary refiner being run at two different speeds; Figure 10 shows the resulting tear index as a function of freeness for the processes according to the reference and invention of Figure 9; Figure 11 is a graphical comparison of the specific energy of the processes according to the reference (RT-RTS) and the invention (RTF-RTS), showing the effects of using high intensity compared to low intensity refiner discs; Figure 12 illustrates the resulting tear index as a function of freeness for the processes according to the reference and the invention in Figure 11, respectively; Figure 13 illustrates the resulting tensile index as a function of freeness in the processes according to the reference and the invention in Figure 11, respectively; Figure 14 is a graphical comparison of freeness as a function of the specific energy, depending on which chemicals are fed into the process according to the invention; Figure 15 is a graphical comparison of tensile index as a function of the specific energy, depending on which chemicals are fed into the process according to the invention; Figure 16 is a comparison of whiteness as a function of freeness, depending on which chemicals are fed into the inventive process; Figure 17 is a graphical comparison of freeness as a function of the specific energy preselected chemical mechanical pulps, which have been manufactured with pretreatment in the processes according to the reference and the invention, respectively; Figures 18 - 19 show the resulting tensile index and tear index as a function of the freeness pre-processes according to the reference and invention in Figure 17; Figure 20 is a photograph of chip material after pretreatment according to a prior art, in which less than 25% of the fibers are axially separated; and Figure 21 is a photograph of chip material after pretreatment according to the present invention, in which the material size is changed and almost all fibers are axially separated.

Beskrivning av den föredragna utföringsformen Figur 1 visar ett mekaniskt raffineringssystem 10 (vilket för föreliggande presentation in-nehåller kemimekaniska system) med tre huvudsakliga delsystem: förprocessering 12,förbehandling 14, och tillverkningen eller primärrafﬁneringen 16. Förprocesseringens del-system 12 är konventionellt in den meningen att det tillförda materialet som omfattar träflisförst tvättas och sen hålls i en behållare eller motsvarande för preliminär basning vid at-mosfäriska förhållanden under en tidsperiod, som typiskt ligger i området 10 minuter - 1timme, innan det transporteras till förbehandlingens delsystem 14.Description of the Preferred Embodiment Figure 1 shows a mechanical refining system 10 (which for the present presentation includes chememechanical systems) with three main subsystems: preprocessing 12, preprocessing 14, and manufacturing or primary refining 16. Preprocessing subsystem 12 is conventional in that sense. that the supplied material comprising wood chips is first washed and then kept in a container or equivalent for preliminary basing under atmospheric conditions for a period of time, typically in the range of 10 minutes - 1 hour, before being transported to the pretreatment subsystem 14.

Förbehandlingens delsystem 14 enligt uppfinningen innehåller en rotationsventil 20 undertryck för att upprätthålla tryckskillnaden mellan förprocesseringens delsystem 12 och res-ten av förbehandlingens delsystem 14, en kompressionsanordning 22 under tryck, såsomen skruvpress, en zon för dekompressiön eller ett dekompressionsområde 24 som kanutgöra en del av skruvpressen eller vara kopplad till skruvpressens utgång, samt en fibre-ringsanordning 26, såsom en skivraffinator eller en konisk raffinator. i Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen håller man förhållandena inom komp-ressionsanordningen 22, dekompressionszonen 24 och fibreringsanordningen 26 underen atmosfär med mättad ånga i området ca. 34,5 kPa - 207 kPa. Emellertid fungerar åt-minstone kompressionsanordningen 22 under sådana förhållanden. Såsom visas i figur 2har man placerat en transportskruv 28 mellan rotationsventilen 20 under tryck och komp-ressionsanordningen 22, varvid skruven drivs av en motor 30 med variabel hastighet, var-vid man kan reglera den tidsperiod, under vilken flisen i transportskruven 28 utsätts förförhållanden med högre tryck och temperatur innan de kommer in i skruvpressen 22. Så-som ett minimum bör flisen behandlas under en period av 5 sekunder i en atmosfär med mättad ånga vid ett tryck av 34,5 kPa.The pretreatment subsystem 14 of the invention includes a negative pressure rotary valve 20 to maintain the pressure difference between the preprocessing subsystem 12 and the remainder of the pretreatment subsystem 14, a pressurized compression device 22 such as a screw press, a decompression zone or a decompression area 24 which may form part of the screw press. or be connected to the output of the screw press, as well as a fiberizing device 26, such as a disc refiner or a conical refiner. According to an advantageous embodiment of the invention, the conditions within the compression device 22, the decompression zone 24 and the fibrillation device 26 are kept under an atmosphere of saturated steam in the range approx. 34.5 kPa - 207 kPa. However, at least the compression device 22 operates under such conditions. As shown in Figure 2, a conveyor screw 28 has been placed between the rotary valve 20 under pressure and the compression device 22, the screw being driven by a variable speed motor 30, whereby one can control the period of time during which the chips in the conveyor screw 28 are subjected to conditions of higher pressure and temperature before entering the screw press 22. As a minimum, the chips should be treated for a period of 5 seconds in an atmosphere of saturated steam at a pressure of 34.5 kPa.

För uppfinningens ändamål bör man förstå, att flisens volym bör utsättas för en kompres-sion i förhållandet ca. 2:1 - 4:1 i kompressionsanordningen 22. Den ökade densiteten hosdet tillfördamaterialet återställs sedan snabbt genom dekompression i dekompressions-zonen 24, vilket betyder att flisen släpps ut vid utgången, varvid det tillförda materialetsdensitet minskar och kommer att ligga nära densiteten hos det tillförda materialet innandet kommer till förbehandlingens delsystem 14.For the purposes of the invention, it should be understood that the volume of the chips should be subjected to a compression in the ratio of approx. 2: 1 - 4: 1 in the compression device 22. The increased density of the supplied material is then quickly restored by decompression in the decompression zone 24, which means that the chips are released at the outlet, whereby the density of the supplied material decreases and will be close to the density of the supplied material. the material inhalation enters the pretreatment subsystem 14.

Figur 2 visar en utföringsform av uppfinningen där kompressionsanordningen 22, dekomp-ressionsområdet 24 och den fibrerande rafﬁnatorn 26 konstruerats inom samma hus 34under tryck. Skruvpressen 22 och den fibrerande rotorn 32 roterar koaxiellt på en gemen-sam axel 36, som drivs an en enda motor 38. Rotationsventilen 20 under tryck tar emotförbasade flis vid atmosfäriskt tryck och matar in flisen till en omgivning med högre tempe-ratur och tryck, vilka föreligger i transportskruven 28, i kompressionsanordningens 34 hus,i dekompressionsområdet 24 och i den fibrerande anordningen 26. Transportskruven 28fungerar med variabel hastighet, varvid flisen före inträdet till skruvpressens 22 ingång 42utsätts för en högre temperatur och en omgivning under en variabel hålltid. Temperaturenoch trycket regleras genom att reglera 44 ångtrycket vid ingången till skruvpressenoch/eller ingången till fibreringshuset. l utföringsformen som illustreras i figur 2 finns detinget hinder för fluidflöde från ingången 42 till skruvpressen 22, genom dekompres-sionsområdet 24 och raffinatorhuset 26, med undantag av ett praktiskt faktum, att detkomprimerade flismaterialet omedelbart uppströms av utloppet från skruvpressen kan ut-göra en barriär för ångflödet i den axiella riktningen, och sålunda är det fördelaktigt att an-ordna en »reglerad källa av ånga på båda sidor om detta område och sålunda upprätthållade önskade temperaturförhållandena i huset 34.Figure 2 shows an embodiment of the invention where the compression device 22, the decompression area 24 and the fibrillating generator 26 are constructed within the same housing 34 under pressure. The screw press 22 and the fibrillating rotor 32 rotate coaxially on a common shaft 36, which is driven by a single motor 38. The rotary valve 20 under pressure takes pre-based chips at atmospheric pressure and feeds the chips to a higher temperature and pressure environment. which are located in the conveyor screw 28, in the housing of the compression device 34, in the decompression area 24 and in the fibrillating device 26. The conveyor screw 28 operates at variable speed, the chips being exposed to a higher temperature and an environment during a variable holding time before entering the screw press 22. The temperature and pressure are regulated by regulating the steam pressure at the entrance to the screw press and / or the entrance to the fiber housing. In the embodiment illustrated in Figure 2, there is some obstruction to fluid flow from the inlet 42 to the screw press 22, through the decompression area 24 and the refiner housing 26, except for a practical fact that the compressed chip material immediately upstream of the outlet of the screw press may form a barrier. for the vapor flow in the axial direction, and thus it is advantageous to provide a controlled source of steam on both sides of this area and thus maintain the desired temperature conditions in the housing 34.

I utföringsformen i figur 2 är energin somätillförs skruvpressen 22 och fibreringsanordning-en 24 nära knutna till varandra genom att skruvpressens axel och raffinatorns axel är me-kaniskt tätt kopplade till varandra för att rotera med samma fibreringshastigheter. Axelns rotationshastighet kan vara variabel för att optimera processen i förhållande till produktio-nens delsystem. l utföringsformen som visas i figur 2 är dekompressionsområdet 24 väsentligen cylindrisktoch bildar både utgången från skruvpressen och ingången till raffinatorn 26. Skruvpressen22 har i den axiella riktningen en förlängning 46 mot raffinatorn 26, och raffinatorns axelhar en förlängning mot skruvpressen, varvid axlarna kopplats till varandra så att de kanrotera med olika hastigheter i förhållande till varandra. Man kan uppskatta, att flismateria-let som starkt komprimerats i skruvpressens 22 kompressionszon kommer ut till en störretillgänglig volym och expanderar där snabbt, varvid det transporteras stegvis i dekomp-ressionsområdet 24, så att dekompressionsområdet även fungerar som ingång tillraffi-natorn 26. I figur 2 är skruvaxelns förlängningsdel 46 försedd med avsatser, och förläng-ningsdelen 48 på raffinatorns axel är försed med avsatser, så att man kan upprätthålla ettkontinuerligt materialflöde under en kort tid från dekompressionszonen 24 till raffinatorn26.In the embodiment of Figure 2, the energy supplied to the screw press 22 and the fibrillation device 24 are closely related to each other in that the axis of the screw press and the shaft of the refiner are mechanically tightly coupled to each other to rotate at the same fibrillation speeds. The rotational speed of the shaft can be variable to optimize the process in relation to the production subsystem. In the embodiment shown in Figure 2, the decompression area 24 is substantially cylindrical and forms both the output of the screw press and the input of the refiner 26. The screw press 22 has in the axial direction an extension 46 towards the refiner 26, and the refiner's shaft has an extension towards that they can rotate at different speeds relative to each other. It can be estimated that the chip material which is strongly compressed in the compression zone of the screw press 22 reaches a larger accessible volume and expands there rapidly, whereby it is transported stepwise in the decompression area 24, so that the decompression area also functions as an input to the refiner 26. In FIG. 2, the extension portion 46 of the screw shaft is provided with ledges, and the extension portion 48 of the shaft of the refiner is provided with ledges so that a continuous flow of material can be maintained for a short time from the decompression zone 24 to the refiner 26.

Med hänvisning till figur 2 kan man såsom en valfri utföringsform i dekompressionsområ-det tillsätta kemiska vätskor, såsom alkalisk peroxid, sulfit och liknande på ett välkänt sätt,vid utgången 52 från skruvpressen 22, vid ingången 54 till den fibrerande rafﬁnatorn 26,eller vid utgången 56 från den fibrerande raffinatorn 26.Referring to Figure 2, as an optional embodiment in the decompression range, chemical liquids, such as alkaline peroxide, sulfite and the like, may be added in a well known manner, at the outlet 52 of the screw press 22, at the inlet 54 of the fibrous generator 26, or at the outlet 56 from the fiber refiner 26.

Fördelaktigt matas det tillförda flismaterialet till kompressionsskruven 22 med en konsis-tens i området ca. 30 till 50 %, de dekomprimerade flisen förs till defibreringsanordningen26 vid en konsistens i området ca. 30 - 50 %, och materialet fibreras vid en konsistens iområdet ca. 30 till 40 %.Advantageously, the supplied chip material is fed to the compression screw 22 with a consistency in the range approx. 30 to 50%, the decompressed chips are fed to the defibrator 26 at a consistency in the range of approx. 30 - 50%, and the material is fiberized at a consistency in the range of approx. 30 to 40%.

Figur 3 visar en annan utföringsform av förbehandlingens delsystem 14 där en separatmotor 62 anordnats för skruvpressen 22 och en respektive separat motor 64 för den fibre-rande raffinatorn 26, så att axlarna 66, 68 roterar med olika hastigheter, och valbart medett varierande förhållande mellan hastigheterna. Skruvens rotationshastighet kan t.ex. va-ra i området ca. 70 till 100 varv per minut, medan den fibrerande anordningens rotations-hastighet ligger i området ca 800 till 1800 varv per minut. Figur 3 visar även den fibreran-de anordningen 26 i form av en konisk raffinator vars hus omfattar ett rafﬁnatorhus 72med en allmänt konisk del och en stationär skiva, som bildar en raffinerande yta, och detroterande organet 76 har även en koniskvsektion, med en skiva som ligger mot den statio-nära skivan, varvid det bildas en koniskt raffinerande springa mellan dem.Figure 3 shows another embodiment of the pretreatment subsystem 14 where a separate motor 62 is provided for the screw press 22 and a respective separate motor 64 for the fiber refiner 26, so that the shafts 66, 68 rotate at different speeds, and optionally with varying speed ratios. . The rotation speed of the screw can e.g. be in the area approx. 70 to 100 revolutions per minute, while the rotational speed of the fiberizing device is in the range of about 800 to 1800 revolutions per minute. Figure 3 also shows the fibrillating device 26 in the form of a conical refiner whose housing comprises a refractor housing 72 with a generally conical part and a stationary disc, which forms a refining surface, and the rotating member 76 also has a conical section, with a disc which lies against the statio-near disk, forming a conically refining gap between them.

Man bör inse att det inom fältet för mekanisk rafﬁnering med både låg och hög intensitetfinns många olika välkända skivraffinatorer och koniska raffinatorer, och att man enligt kända parametrar kan välja ytterligare detaljer gällande riktningen hos de mot varandrastående raffinerande ytorna, mönstren av stänger, fåror eller oregelbundenheter som bil-dats på ytorna. Den föreliggande uppfinningens vidare utveckling med siktet på att be-stämma de känsliga förhållandena mellan fibreringsförhållandena och kompressionsskru-ven, eller mellan fibreringsanordningen och primärrafﬁnatorn, emellertid kan leda till upp-täckten av speciellt effektiva fibreringsegenskaper i raffinatorn, vilka för tillfället är okändaför uppfinnaren.It should be understood that in the field of mechanical refining with both low and high intensity there are many different well-known disc refiners and conical refiners, and that according to known parameters one can choose further details regarding the direction of the opposing refining surfaces, patterns of rods, grooves or irregularities. as bil-dats on the surfaces. However, the further development of the present invention with a view to determining the sensitive ratios between the fibrillation conditions and the compression screw, or between the fibrillation device and the primary generator, can lead to the discovery of particularly effective fibrillation properties in the refiner, which are currently unknown to the inventor.

-Figurerna 4a och 4b ger en schematisk bild av en teknik för förlängningen av skruvaxeln66 och förlängningen av raffinatorns rotoraxel 66 för sammankoppling och för att å enasidan stöda varandra via ett lager 50 och en tätning 49 i dekompressionszonen 24 och åandra sidan tillåta olika inbördes rotationshastigheter.Figures 4a and 4b give a schematic view of a technique for the extension of the screw shaft 66 and the extension of the refiner's rotor shaft 66 for interconnection and for on the one hand supporting each other via a bearing 50 and a seal 49 in the decompression zone 24 and on the other hand allowing different mutual rotational speeds.

Figur 5 illustrerar en annan utföringsform där skruvpressens 22 rotationsaxel och fibre-ringsanordningens 26 rotationsaxel inte ligger i samma plan. l denna utföringsform fyllerdekompressionsområdet 24 samma uppgift, som beskrevs med avseende på figurerna 2och 3, så att flisen som lämnar skruvpressen 22 snabbt expanderar, och omedelbart efteren sådan expansion transporteras flisen till ingången av den fibrerande raffinatorn 26. ldetta fall kan flisen emellertid falla vertikalt eller snett, varvid dekompressionsområdet 24delvis fungerar som en ränna till matarskruven eller stegen till raffinatorn 26. Speciellt idenna utföringsform behöver skruvpressen 22 och raffinatorn 26 inte vara i sammal hus.Trots att utföringsformerna i figurerna 2 och 3 sannolikt skulle ta upp en minimal golvyta ifabriken, kan utföringsformen i figur 5 ha fördelar som hänför sig till upprätthällandet avdriften i en situation av utbyggnad då möjligen tillgängligt utrymme mellan förbehandlingen12 och produktionens raffinering 16 inte konstruerats med tanke på förbehandlingsutrust-ningen enligt uppfinningen. " Utföringsformen i figur 5 kunde även användas för att upprätthålla olika tryck i skruvpres-sen 22 och den fibrerande raffinatorn 26. Med tanke på vissa situationer kan det dess-utom vara önskvärt att använda den ﬁbrerande raffinatorn 26 vid atmosfäriska förhållan-den, d.v.s. utan tryck, med eller utan tillsättning av kemikalier.Figure 5 illustrates another embodiment where the axis of rotation of the screw press 22 and the axis of rotation of the fiberizing device 26 do not lie in the same plane. In this embodiment, the filling decompression area 24 has the same function as described with respect to Figures 2 and 3, so that the chips leaving the screw press 22 expand rapidly, and immediately after such expansion the chips are transported to the input of the fibrillating refiner 26. In this case, however, obliquely, the decompression area 24 partly acting as a chute for the feed screw or the steps for the refiner 26. Especially in this embodiment, the screw press 22 and the refiner 26 do not have to be in the same house. Although the embodiments in Figures 2 and 3 would probably take up a minimal floor space in the factory, the embodiment of Figure 5 have advantages relating to maintaining the drift in a situation of expansion when possibly available space between the pretreatment 12 and the refining of the production 16 has not been constructed in view of the pretreatment equipment according to the invention. The embodiment of Figure 5 could also be used to maintain different pressures in the screw press 22 and the fibrillating refiner 26. In view of certain situations, it may also be desirable to use the firing refiner 26 in atmospheric conditions, i.e. without pressure, with or without the addition of chemicals.

Det är vidare välkänt med avseende på en skivraffinator att det tillförda materialet tans-porteras axiellt till mitten av skivan, eller ”ögat”, där materialet sedan på nytt styrs radielltutåt genom utrymmet mellan de vertikalaeller väsentligen vertikala skivorna. För koniskaraffinatorer transporteras materialet helt enkelt till konens ”spets”, där det lätt kan följa denlutande banan som definieras av den koniska sektionens tilltagande diameter.It is further well known with respect to a disc refiner that the supplied material is transported axially to the center of the disc, or "eye", where the material is then again guided radially outwards through the space between the vertical or substantially vertical discs. For conical refiners, the material is simply transported to the "tip" of the cone, where it can easily follow the inclined path defined by the increasing diameter of the conical section.

Konstruktörer av mekaniska raffineringssystem kan lätt tillämpa de olika utföringsformernaav förbehandlingens uppﬁnningsenliga delsystem tillsammans med känd teknologi vidvalmöjligheter av ett eller flera hus, en eller flera drivaxlar (oberoende av om de är kopp-lade till varandra eller ej), en eller flera drivmotorer, och/eller ett eller flera tryck.Designers of mechanical refining systems can easily apply the different embodiments of the inventive subsystems of the pretreatment together with known technology to the choice of one or more housings, one or more drive shafts (regardless of whether they are connected or not), one or more drive motors, and / or one or more prints.

Det centrala i uppﬁnningen är att flismaterialet som finns uppströms från primärraffinatorn82 defibreras eller fibreras utan någon väsentlig ﬁbrillering. I detta sammanhang avserfibrering ett tillstånd där fiberknippen (spetor) och ﬁbrer separeras axiellt, men där maninte överför tillräckligt med energi för att skala bort material från fiberväggarna. Då materi-al avlägsnas från fiberväggarna talar man om fibrillering. Enligt uppfinningen kommer vår-ved- och höstvedkomponenterna att absorbera energi (mest vårveden under de inledandestegen av raffineringen), och den absorberade energin räcker till för att inleda en axiellseparering av träfibrer, men räcker inte till för att nämnvärt skala av material från fiberväg-garna.Central to the invention is that the chip material upstream of the primary refiner82 is defibrated or fibrillated without any significant brilliance. In this context, fibrillation refers to a state in which fiber bundles (spets) and ﬁs are separated axially, but in which not enough energy is transmitted to peel away material from the fiber walls. When material is removed from the fiber walls, it is called fibrillation. According to the invention, the spring wood and autumn wood components will absorb energy (mostly the spring wood during the initial stages of refining), and the absorbed energy is sufficient to initiate an axial separation of wood fibers, but is not sufficient to significantly scale material from the fiber walls. .

Enligt uppfinningen fibreras sålunda ﬂismaterialet så mycket, att minst 30 %, typiskt i om-rådet ca. 40 till 90 % av fiberknippena och fibrerna separeras axiellt, med mycket litenfibrillering (d.v.s. mindre än ca. 5 %).According to the invention, the ice material is thus fibrillated so much that at least 30%, typically in the range of approx. 40 to 90% of the fiber bundles and fibers are separated axially, with very little fibrillation (i.e. less than about 5%).

En sådan fibrering utan fibrillering åstadkommer man fördelaktigt i en rafﬁnator 26 medlåg intensitet, vilket i branschen allmänt förstås hänvisa till skivornas rotationshastigheter,vilka är högst 1800 varv per minut för enkla skivor och högst 1500 varv per minut för/raffl-natorer med dubbla skivor, och ca. 800 men högst 1800 varv per minut för koniska rafﬁ-natorer. Kvalitativt är intensiteten en följd av energin som fibrerna utsätts för per slag aven stavstruktur på skivorna i raffineringszonen. Teoretiskt definieras sådan energi typiskt ienheter GJ/t per slag, men ett antal parameter spelar in, och därför är skivornas raffine-ringshastighet tillräckliga indikatorer för graden av intensitet med avseende på den före-liggande uppfinningens ändamål. En extruder-skruvanordning kan även vara lämplig föratt fibrera flismaterial utan väsentlig fibrillering.Such fibrillation without fibrillation is advantageously achieved at a low intensity of a generator 26, which in the industry is generally understood to refer to the rotational speeds of the discs, which are at most 1800 rpm for single discs and at most 1500 rpm for double disc / rafflators. and approx. 800 but not more than 1800 revolutions per minute for conical generators. Qualitatively, the intensity is a consequence of the energy to which the fibers are exposed per type of rod structure on the discs in the refining zone. Theoretically, such energy is typically defined in units of GJ / h per stroke, but a number of parameters come into play, and therefore the refining rate of the discs is sufficient indicators of the degree of intensity with respect to the object of the present invention. An extruder screw device may also be suitable for fiberizing chip material without substantial fibrillation.

Graden av fiberseparering och graden av ﬁbrillering kan mätas genom en mikroskopiskanalys, såsom optisk mikroskopi eller SEM (scanning electron microscopy) på ett sätt somär välkänt i denna teknologibransch. i Vi hänvisar åter till figur 1, där de förbehandlade flisen efter förbehandlingens delsystem14 transporteras till den primära raffineringen eller produktionens delsystem 16, som val-fritt kan innehålla en atmosfärisk lagerbehållare för de förbehandlade ﬂisen. Oberoendeav om de förbehandlade ﬂisen transporteras direkt från förbehandlingens delsystem 14eller från lagerbehållaren, transporteras de till en förvärmare 84 där ﬂisen utsätts för en oaaaa oo 11 atmosfär med ånga vid en högre temperatur och ett högre tryck under en specificeradtidsperiod, och sedan förs de till ingången av en raffinator 82 med hög konsistens och högintensitet, d.v.s. en raffinator som arbetar med en skivhastighet över 1800 varv per minutdå det gäller en raffinator med en enkel skiva, och över 1500 varv per minut då det gälleren raffinator med dubbla skivor. Denna primära raffinator 82 fibrillerar materialet till enmassa, d.v.s. fibrerna skalas och materialet i fibervåggarna rivs upp. Fibreringen av träfli-sen i det tillförda materialet under förbehandlingen 14 under milda förhållanden med lågintensitet resulterar i en högre andel av intakta fibrer som tillförs den primära raffinerings-processen 16. Detta kan resultera i massa med större innehåll av slutliga långa fibrersamt i ett högre rivindex. På ett optimalt sätt fortsätter en sekundär raffinator (ej visad)efter den primära raffinatorn att riva upp och skala av fibrernas väggmaterial tills önskademassaegenskaper har erhållits. l vissa situationer uppnår man tillräckliga massaegenska-per redan efter ett steg med primärraffinering.The degree of fiber separation and the degree of ﬁ brilliance can be measured by a microscopic analysis, such as optical microscopy or SEM (scanning electron microscopy) in a way that is well known in this technology industry. We again refer to Figure 1, where the pre-treated chips after the pre-treatment subsystem 14 are transported to the primary refining or production subsystem 16, which may optionally contain an atmospheric storage container for the pre-treated ﬂ ice. Regardless of whether the pretreated ﬂ ice is transported directly from the pretreatment subsystem 14 or from the storage container, they are transported to a preheater 84 where the ﬂ ice is exposed to an oaaaa oo 11 atmosphere with steam at a higher temperature and pressure for a specified period of time, and then passed to the inlet. a high consistency and high intensity refiner 82, i.e. a refiner working at a disk speed of over 1800 rpm when it comes to a single disc refiner, and over 1500 rpm when it comes to a dual disc refiner. This primary refiner 82 fibrillates the material into a pulp, i.e. the fibers are peeled and the material in the fiber walls is torn up. The fibrillation of the wood chips in the feedstock during the pretreatment 14 under mild conditions of low intensity results in a higher proportion of intact fibers being fed to the primary refining process 16. This can result in pulp with greater content of final long fibers and a higher tear index. . In an optimal way, a secondary refiner (not shown) after the primary refiner continues to tear up and peel the wall material of the fibers until the desired mass properties have been obtained. In some situations, sufficient pulp properties are obtained already after a step of primary refining.

Såsom vi tidigare observerade bildas det omedelbart före utgången i skruvpressen 22 så-dant tillfört träflismaterial som har en mycket hög densitet i det begränsade ringrummet,och detta kan leda till en plugg som mellan kompressionsskruven 22 och utgångsområdet24 bildar en barriär, varvid barriären inte enbart är ogenomtränglig för fluidflödet, utanockså för ångtrycket. Vid ett högt Kompressionsförhållande i skruvpressen 22 kan mandärför upprätthålla en tryckskillnad mellan skruvpressen 22 och den fibrerande rafﬁnatorn26. Man kan t.ex. hålla ett tryck av 1,0 bar (ca. 15 psig) vid skruvens ingång 42, och 1,5bar (ca. 22 psig) i den fibrerande raffinatorn 26, jämte de förhållanden som ovan diskute-rades, varvid skruvens ingång 42 hålles vid 34,5 kPa - 207 kPa och rafﬁnatorn 26 arbetarvid atmosfäriskt tryck. Denna möjlighet för drift vid olika tryck kan utnyttjas som ett ytterli-gare medel för att optimera träflisens uppmjukningsförhållanden under förbehandling. l detta avseende bör det märkas att träflisens uppmjukning vid högre temperatur och tryckoch därtill hörande höga kompression i förbehandlingens delsystem 14 åstadkommer en-dast en lindrig defibrering. Huvudanledningen med denna del i förbehandlingen är attundvika skador på fibrerna medan fibrerna utsätts för delvis fibrering (under 25 %), av-lägsning av extraktämnen, och en förbättrad mottaglighet för tillsatta kemikalier uppströmsfrån den fibrerande rafﬁnatorn 26. Såsom vi anmärkte ovan är uppfinningens kärna attuppnå en höggradig fibrering från ca. 30 % till nästan 90 %, utan någon väsentlig fibrille-ring innan de fibrerade träflisen tillförs en primärraffinator 82 med hög intensitet.As we previously observed, immediately before the exit of the screw press 22, such wood chip material is formed which has a very high density in the limited annulus, and this can lead to a plug which forms a barrier between the compression screw 22 and the exit area 24, the barrier not only being impermeable to the fluid flow, but also to the vapor pressure. At a high compression ratio in the screw press 22, the mandrel can therefore maintain a pressure difference between the screw press 22 and the fibrillating generator 26. One can e.g. maintain a pressure of 1.0 bar (about 15 psig) at the screw inlet 42, and 1.5 bar (about 22 psig) in the fiber refiner 26, in addition to the conditions discussed above, keeping the screw inlet 42 at 34.5 kPa - 207 kPa and the generator 26 operates at atmospheric pressure. This possibility of operation at different pressures can be used as an additional means to optimize the softening conditions of the wood chips during pre-treatment. In this regard, it should be noted that the softening of the wood chips at higher temperature and the associated high compression in the pretreatment subsystem 14 produces only a slight defibration. The main reason for this part of the pretreatment is to avoid damage to the fibers while the fibers are subjected to partial fibering (below 25%), removal of extract substances, and an improved susceptibility to added chemicals upstream of the fibrillating generator 26. As we noted above, the core of the invention is to achieve a high-grade fiberization from approx. 30% to almost 90%, without any significant fibrillation before the fiberized wood chips are fed to a high intensity primary refiner 82.

Man bör förstå att de följande exemplen har tagits med för åskådlighetens skull, så attuppfinningen kan förstås bättre, och att de på inget sätt är avsedda att begränsa uppfin-ningens skyddsomfång om annat ej speciellt angetts.It should be understood that the following examples have been included for the sake of clarity, so that the invention may be better understood, and that they are in no way intended to limit the scope of the invention unless otherwise indicated.

In Ino: to 12 Exempel 1 Figurerna 6 - 13 visar grafiskt resultat från undersökningen av ett system för tillverkning avpappersmassa i en försöksanläggning som allmänt avbildats i figur 1. Vedsatsen som an-vändes i undersökningen var svartgran. Referenssystemet utnyttjade RT Pressafiner -förbehandlingen av den typ som beskrivs i den internationella patentansökningenPCT/US98/14710, med förbehandling och kompression vid en högre temperatur och etthögre tryck, varvid mindre än 25 % av fibrerna separeras axiellt, varefter de förbehandla-de flisen tillfördes en primärraffinator av RTS-typ som arbetade vid 2300 varv per minut.Denna referenskonfiguration betecknas med "RT-RTS".In In: to 12 Example 1 Figures 6 - 13 show graphical results from the investigation of a pulp production system in a pilot plant generally depicted in Figure 1. The wood used in the investigation was spruce. The reference system utilized the RT Pressafiner pretreatment of the type described in International Patent Application PCT / US98 / 14710, with pretreatment and compression at a higher temperature and a higher pressure, with less than 25% of the fibers being separated axially, after which the pretreated chips were added to a RTS-type primary refiner operating at 2300 rpm. This reference configuration is designated "RT-RTS".

Försöksanläggningen enligt uppﬁnningen representeras av RTF-RTS, där förbehandling-en 12 och primärraffineringen 16 fanns i samma utrustning som för referenskörningarna iRT-RTS. Siffran som suffix till ”RTF” anger rotationshastigheten för fibreringsskivorna en-ligt uppfinningen. Både för referenskörningarna och körningarna enligt uppfinningen angersiffran inom parentesen i suffixet till ”RTS” rotationshastigheten hos primärraffinatorns ski- VOI".The experimental plant according to the invention is represented by RTF-RTS, where the pre-treatment 12 and the primary refining 16 were in the same equipment as for the reference runs iRT-RTS. The number as a suffix to "RTF" indicates the rotational speed of the fibreboard according to the invention. For both the reference runs and the runs according to the invention, the number within the parentheses in the suffix to "RTS" indicates the rotational speed of the primary refiner's ski VOI ".

Figur 6 är en kurva som visar freeness som funktion av den specifika energi som behövsför att uppnå detta freeness-värde i referenskörningen, i körningen enligt uppfinningen därden fibrerande raffinatorn kördes med 1000 varvper minut, och en andra körning där denfibrerande raffinatorn kördes med 1800 varv per minut. Ur figur 6 framgår det tydligt att förett önskat freeness-värde är behovet av specifik energi som förbrukas för att behandla dettillförda materialet enligt uppfinningen betydligt mindre än den specifika energi som krävsför att behandla det tillförda materialet i referenskörningen. De visade värdena för denspecifika energin innehåller den energi som tillämpas i stegen för förbehandling och fibril-lerande rafﬁnering.Figure 6 is a graph showing freeness as a function of the specific energy required to achieve this freeness value in the reference run, in the run according to the invention where the fiber refiner was run at 1000 rpm, and a second run where the fiber refiner was run at 1800 rpm minute. It is clear from Figure 6 that given the desired freeness value, the need for specific energy consumed to process the supplied material according to the invention is considerably less than the specific energy required to process the supplied material in the reference run. The values shown for the specific energy contain the energy applied in the steps for pretreatment and fibrillation refining.

Figur 7 visar i form av ett stapeldiagram en jämförelse mellan den specifika energi sombehövs för att uppnå ett freeness-värdeom 200 ml, enligt referenskörningen och enligt tvåkörningsvarianter enligt uppfinningen. Referenskörningen förbrukade 2277 kWh/ODMT,den första körningen enligt uppfinningen förbrukade 1970 kWh/ODMT, och den andrakärningen enligt uppfinningen konsumerade 1856 kWh/ODMT. Den procentuella energi-_minskningen för den första körningen enligt uppfinningen var 13,5 % i förhållande till refe-renskörningen, och den entuella energiminskningen för den andra körningen enligt upp-finningen var 18,5 % i förhållande till referenskörningen.Figure 7 shows in the form of a bar graph a comparison between the specific energy needed to achieve a freeness value of 200 ml, according to the reference run and according to two-run variants according to the invention. The reference run consumed 2277 kWh / ODMT, the first run according to the invention consumed 1970 kWh / ODMT, and the second run according to the invention consumed 1856 kWh / ODMT. The percentage energy reduction for the first run according to the invention was 13.5% relative to the reference run, and the total energy decrease for the second run according to the invention was 18.5% relative to the reference run.

Figur 8 är en kurva som visar dragindex såsom funktion av freeness för samma körningar,vilka visades i figurerna 6 och 7. Resultaten presenteras efter sekundärrafﬁneringen. o o o o I n uonoono o 13 Detta förhållande kommer mycket nära en rät linje, vilket betyder att förhållandet är vä-sentligen lika för referenskörningarna och körningarna enligt uppfinningen.Figure 8 is a graph showing tensile index as a function of freeness for the same runs, which were shown in Figures 6 and 7. The results are presented after the secondary run. o o o o I n uonoono o 13 This ratio comes very close to a straight line, which means that the ratio is substantially equal for the reference runs and runs according to the invention.

Exempel 2 Figur 9 är ett stapeldiagram som visar en jämförelse av verkningarna på den specifikaenergin för att uppnå ett freeness-värde av 200 ml då man ändrar rotationshastigheten iprimärraffinatorn med hög intensitet. Den första stapeln gäller för körningen i referensensRT-RTS då primärraffinatorn går med 2300 varv per minut och energin som krävs är 2277kWh/ODMT. Tillämpningen av föreliggande uppfinning för förbehandlingen av tillförtträflismaterial, då det ytterligare behandlas med primärrafﬁnatorn som går med 2300 varvper minut, krävde 1970 kWh/ODMT. Då referensens RT-RTS kördes med primärraffina-torn på 2600 varv per minut krävde det en energi av 2023 kWh/ODMT, medan då denuppfinningsenliga förbehandlingen användes uppströms från primärraffinatorn som drevsmed 2600 varv per minut, krävde det en energi av 1830 kWh/ODMT. Dessa data bekräftaratt de fördelaktiga verkningarna av förbehandlingen enligt uppﬁnningen kan förverkligasöver ett hastighetsområde i primärraffinering med hög intensitet.Example 2 Figure 9 is a bar graph showing a comparison of the effects on the specific energy to achieve a freeness value of 200 ml when changing the rotational speed of the high intensity primary refiner. The first bar applies to driving in the reference RT-RTS as the primary refiner runs at 2300 rpm and the energy required is 2277kWh / ODMT. The application of the present invention to the pretreatment of feed wood material, when further treated with the primary reactor running at 2300 rpm, required 1970 kWh / ODMT. When the reference RT-RTS was run with the primary refiner at 2600 rpm, it required an energy of 2023 kWh / ODMT, while when the pretreatment according to the invention was used upstream of the primary refiner operating at 2600 rpm, it required an energy of 1830 kWh / ODMT. These data confirm that the beneficial effects of the pretreatment according to the invention can be realized over a speed range in high intensity primary refining.

Figur 10 jämför resultaten för rivindex vid raffinatorserien som visades i figur 9. Resultatenför rivindex visas efter den efterföljande sekundärraffineringen, och freeness-värdena förprimärraffinatorn visas i förklaringen i figur 10. Man upprätthöll rivindex-värdena för mas-sorna som tillverkades enligt uppfinningen. I Exempel 3 Figur 11 representerar resultaten av en ytterligare undersökning, där man med ca. 40 %minskade den specifika energin som tillfördes den fibrerande raffinatorn. Den fibrerandeskivans hastighet i förbehandlingssystemet hölls vid 1500 varv per minut, och hastigheteni primärraffinatorn med hög intensitet hölls vid 2300 varv per minut, men så att skivornasintensitet i primärraffinatorn varierades. Med hänvisning till figur 11 avser suffixet (hb) pri- märraffinatorns skivor, som fungerar i den hämmande (holdback) riktningen (låg intensi- i tet), och suffixet (ex) avser primärraffinatorns skivor, som fungerar i den drivande riktning-en (hög intensitet). Var och en av de fyra raffinatorserierna som man åstadkom enligtuppfinningen (RTF-) hade ett lägre energibehov än referensen (RT-), oberoende av omman körde med skivor med låg eller hög intensitet. Massorna som tillverkades med skivormed hög intensitet (ex) hade de lägsta energibehoven. l figur 12 jämförs resulterande rivindex för raffinatorserierna som visades i figur 11. De treraffinatorserierna som tillverkades med primärraffinatorskivor (hb) med låg intensitet enligt ooc 0 nu utauo O no 000I I 000Ila0000O-nt 14 uppfinningen (RTF) hade ett högre rivindex än referensmassorna. Massorna som tillver-kades med skivor med hög intensitet (ex) hade likadant rivindex som referensmassorna.Figure 10 compares the results for tear index at the refiner series shown in Figure 9. The results for tear index are shown after the subsequent secondary refining, and the freeness values for the primary primer are shown in the explanation in Figure 10. The tear index values for the pulps manufactured according to the invention were maintained. In Example 3 Figure 11 represents the results of a further investigation, where with approx. 40% reduced the specific energy supplied to the fiber refiner. The speed of the fiberizing disc in the pretreatment system was maintained at 1500 rpm, and the speed of the high intensity primary refiner was maintained at 2300 rpm, but so that the intensity of the discs in the primary refiner was varied. Referring to Figure 11, the suffix (hb) refers to the primary refiner's discs operating in the holdback direction (low intensity), and the suffix (ex) refers to the primary refiner's discs operating in the driving direction ( high intensity). Each of the four series of refiners produced according to the invention (RTF-) had a lower energy requirement than the reference (RT-), regardless of whether the wheels were driven with low or high intensity discs. The masses made with high intensity discs (eg) had the lowest energy requirements. Figure 12 compares the resulting tear index of the refiner series shown in Figure 11. The three refiner series made with low intensity primary refiner disks (hb) according to the invention (RTF) had a higher tear index than the reference masses. The masses made with high intensity disks (ex) had the same tear index as the reference masses.

I figur 13 jämförs resulterande dragindex för raffinatorserierna som visades i figur 11. Vär-dena för dragindex som funktion av freeness är likadana för referensmassan och massor-na som tillverkades enligt uppfinningen.Figure 13 compares the resulting tensile indices of the refiner series shown in Figure 11. The values of tensile indices as a function of freeness are the same for the reference mass and masses manufactured according to the invention.

Vi har även funnit att den föreliggande uppfinningen är enastående effektivt i att förbättrakemimekanisk raffinering, t.ex. med tillsats av sulfit eller alkalisk peroxid. lsynnerhet för engiven mängd av tillsatt sulfittill hela den kemimekaniska processen, och genom att tilläm-pa uppfinningen med tillsättning av ca. hälften av kemikalierna i den fibrerande anord-ningen och ca. hälften i den vanliga primärraffinatorn får man bättre resultat än genom atttillämpa uppfinningen då alla kemikalier tillförs primärrraffinatorn. Kemikaliernas goda pe-netrering i det fibrerade materialet under en reglerad hålltid före primärraffineringen för-bättrar kemikaliernas reaktion med träets komponenter. I detta samanhang bör nämnas,att inte endast närvaron av en fibrerande anordning i förbehandligssteget är ett stort fram-steg jämfört med teknikens ståndpunkt, utan dessutom blir nyttan ännu större genom atttillsätta kemiska reagenser i den fibrerande anordningen, speciellt om det finns en hålltidmellan utgången från den fibrerande anordningen och primärraffineringen. På grund avden större bara ytan för kemisk penetration hos fibrerat material vid impregnering av ke-mikalier i det fibrerade materialet förbättras verkningsgraden jämfört med att impregneraträflis eller urlakat träflis.We have also found that the present invention is remarkably effective in improving chemical refining, e.g. with the addition of sulfite or alkaline peroxide. in particular for a given amount of sulphite added to the whole chememechanical process, and by applying the invention with the addition of approx. half of the chemicals in the fiberizing device and approx. half in the ordinary primary refiner, better results are obtained than by applying the invention as all chemicals are added to the primary refiner. The good penetration of the chemicals into the fibrous material during a controlled holding time before the primary refining improves the reaction of the chemicals with the components of the wood. In this context, it should be mentioned that not only is the presence of a fibrillating device in the pretreatment step a major advance over the prior art, but also the benefit is even greater by adding chemical reagents to the fibrillating device, especially if there is a holding time between the output of the fiberizing device and the primary refining. Due to the larger surface area for chemical penetration of fibrous material when impregnating chemicals in the fibrous material, the efficiency is improved compared to impregnated wood chips or leached wood chips.

Exempel 4: Effekten av RTF-förbehandling kombinerad med kemiska ämnen En undersökning utfördes på ett utgångsmaterial av vitgran för att utvärdera effekten avatt kombinera förlängd deﬁbrering av flisen med en kemisk behandling med surt sulfat.Först tillverkades för kontroll en RTF-RTS raffinatorserie. Sedan tillverkades två seriermed kemisk behandling som tillämpades vid den ﬁbrerande raffinatorn. Den första RTFc-RTS -serien utfördes med den fibrerande rafﬁnatorn i ett tryck av 1,5 bar, och den andraserien utfördes med den fibrerande raffinatorn i atmosfäriska förhållanden. Hålltiden ochdet raffinerande trycket för TMP-serien var 3 minuter och 2,8 bar; flisen nedbröts genomatt använda RT-förbehandling av flisen före raffineringen. Tabell 3 visar resultaten förspecifik energikonsumtion, rivindex och dragindex. 00 0 00 00 00 0000 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 000 000 00 00000 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 00 00 00 000 00 Tabe||3 Process Kemisk Trycket i Rivindex Dragindex Specifik % föränd-behandling fibrerings- (mNmz/g) (Nm/g) energi ring av anordningen (kWh/odmt) energin(bar) RT-TMP Nej * 8,5 49,2 2508 156 RTF-RTS Nej 1,5 8,5 48,4 2169 0(kontroll) RTFc- Ja 1,5 8,4 48,0 1990 -8,3 RTS RTFc- Ja O 7,7 44,9 1930 -11,0 RTs Egenskaperna interpolerade vid 100 ml.Example 4: The effect of RTF pretreatment combined with chemical substances A test was performed on a white spruce starting material to evaluate the effect of combining prolonged debrisation of the chips with a chemical treatment with acid sulphate. First, an RTF-RTS refiner series was manufactured for control. Then two series of chemical treatment were made which were applied to the refining refiner. The first RTFc-RTS series was performed with the fiber barber at a pressure of 1.5 bar, and the second series was performed with the fiber refiner in atmospheric conditions. The holding time and the refining pressure for the TMP series were 3 minutes and 2.8 bar; the chips were degraded by using RT pre-treatment of the chips before refining. Table 3 shows the results for pre-specific energy consumption, tear index and tensile index. 00 0 00 00 00 0000 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 000 000 00 00000 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 00 00 00 000 00 Tabe || 3 Process Chemical Pressure in Rivindex Tensile index Specific% change-treatment fiberization (mNmz / g) (Nm / g) energy ring of the device (kWh / odmt) energy (bar) RT-TMP No * 8.5 49.2 2508 156 RTF -RTS No 1.5 8.5 48.4 2169 0 (control) RTFc- Yes 1.5 8.4 48.0 1990 -8.3 RTS RTFc- Yes O 7.7 44.9 1930 -11.0 RTs Properties interpolated at 100 ml.

* Fibreringsanordningen användes inte för RT-TMP -serien.* The fiber device was not used for the RT-TMP series.

Då den kemiska behandlingen fogades till den fibrerande anordningen gav det som re-sultat en energiminskning av ca. 8 % jämfört med kontrollserien. Den kemiska behand-lingen påverkade inte massans styrkeegenskaper. Ett mål med flisens fibrering är att för-bättra impregneringens effektivitet vid kemitermomekanisk massaframställning. De fibre-rade flisen har mera ytor som är lätt tillgängliga för diffusion av kemikalier in i trästruktu-ren, vilket i sin tur kan förbättra effektiviteten av träets impregnering. f RTFc-RTS j-rafﬁnatorserien, som man åstadkom med en fibrerande raffinator vid atmosfä-riska förhållanden, 0 bar, hade betydligt lägre styrkeegenskaper. Detta var sannolikast enföljd av en otillräcklig uppvärmning och uppmjukning under flisens defibrering, vilket re-sulterade i sönderfall av fibrer och en mindre andel av långa fibrer.When the chemical treatment was added to the fibrillating device, it gave as a result an energy reduction of approx. 8% compared to the control series. The chemical treatment did not affect the strength properties of the pulp. One goal of the chip fibrillation is to improve the efficiency of the impregnation in chemithermomechanical pulping. The fibrous chips have more surfaces that are easily accessible for diffusion of chemicals into the wood structure, which in turn can improve the efficiency of the wood impregnation. The RTFc-RTS j-raffinator series, which was produced with a fibrillating refiner at atmospheric conditions, 0 bar, had significantly lower strength properties. This was most likely due to insufficient heating and softening during chip defibration, which resulted in disintegration of fibers and a smaller proportion of long fibers.

RT-TMP-raffinatorserien hade de största behoven av specifik energi, ca. 16 % högre änRTF-RTS-kontrollserien. RT-TMP-serien krävde över 500 kWh/odmt mera energi änRTFc-RTS-serien, som tillverkades vid likadan freeness och massastyrka.The RT-TMP refiner series had the greatest needs for specific energy, approx. 16% higher than the RTF-RTS control series. The RT-TMP series required over 500 kWh / odmt more energy than the RTFc-RTS series, which were manufactured at the same freeness and mass strength.

Exempel 5: Effekten av förbehandlingens tryck på tallmassans egenskaper En undersökning utfördes för att bedöma betydelsen av defibreringens temperatur på flisav rödtall. Två RTF-RS-serier tillverkades vid motsvarande driftförhållanden, med undan-tag av defibreringens temperatur. Den första serien tillverkades då den fibrerande anord-ningen drevs vid ett tryck av 1,5 bar, och den andra serien då den fibrerande anordningendrevs vid atmosfäriska förhållanden. För båda serierna tillsattes 3,1 % sulfit vid den fibre-rande raffinatorn. Tabell 4 visar resultaten för de två raffinatorserierna. 16 Tabell 4Process % Trycket i Rivindex Dragindex Ljus- +28sulfit* fibrerings- (mN.m2/g) (Nm/g) spridnings- mask-anordningen koefficient storlek(bar) (mZ/kg) (%)RTFc- 3,1 1,5 7,1 36,7 58,6 33,3RTSRTFc- 3,1 O 4,8 28,6 61,5 22,5RTS åEgenskaperna interpolerade vid 100 ml.* pH 9,4 Tallmassan som tillverkades då den fibrerande anordningen var vid atmosfäriska förhål-landen hade betydligt lägre andel av långa fibrer och lägre styrkeegenskaper. Rödtallenvar därför mycket känsligare än gran för termisk uppvärmning under träets deﬁbrering.Example 5: The effect of the pretreatment pressure on the properties of the pine mass A study was carried out to assess the significance of the defibration temperature on chipped red pine. Two RTF-RS series were manufactured under corresponding operating conditions, except for the defibration temperature. The first series was manufactured when the fibrillating device was operated at a pressure of 1.5 bar, and the second series when the fibrillating device was operated at atmospheric conditions. For both series, 3.1% sulfite was added to the fiber refiner. Table 4 shows the results for the two refiner series. 16 Table 4Process% Pressure in Rivindex Tensile index Light + 28sulfite * fibrillation (mN.m2 / g) (Nm / g) scattering mask device coefficient size (bar) (mZ / kg) (%) RTFc- 3.1 1.5 7.1 36.7 58.6 33.3RTSRTFc- 3.1 O 4.8 28.6 61.5 22.5RTS å The properties interpolated at 100 ml. * PH 9.4 The pine mass produced when the fibrillating device was at atmospheric conditions had a significantly lower proportion of long fibers and lower strength properties. Red pine was therefore much more sensitive than spruce to thermal heating during the debrisation of the wood.

Spethalten i det fibrerade materialet vid 1,5 bar och 0 bar var 49,1 % respektive 64,0 %.Mikroskopanalyser av de fibrerade flisen som producerades under atmosfäriska förhållan- den visade avsevärt mycket fiberbrott.The tip content of the fibrous material at 1.5 bar and 0 bar was 49.1% and 64.0%, respectively. Microscopic analyzes of the fibrous chips produced under atmospheric conditions showed a considerable amount of fiber breakage.

Exempel 6: Förbehandlingens inverkan på termomekanisk massaframställningmedalkaliska peroxid (AP) En undersökning utfördes för att bedöma effekten av flisens förbehandling på AP-TMP -granmassans egenskaper. Två AP-TMP -raffinatorserier tillverkades, med och utanflisens RTF-förbehandling. Primärraffinatorns skivhastighet och drifttryck för båda seriernavar 2300 varv per minut respektive 2,8 bar. Tabell 5 visar nivån av tillsatt alkalisk peroxidsamt resulterande massaegenskaper för de två raffinatorserierna. 17 Tabel|5Process % % Rivindex Dragindex +28 Ljus- Vithetalkali* H2O2 (mNmz/g) (Nm/g) mask- spridnings-storlek koefficient(%) (mz/kg)AP-TMP 3,8 4,9 7,9 50,1 30,7 43,9 80,2RTF 3,4 4,1 10,0 49,9 40,6 50,8 77,7AP-TMPEgenskaperna interpolerade vid i 100 ml. *tillsatt netto De förbehandlade RTF AP-TMP -massorna hade ca. 2 mNmz/g högre rivindex och 10 %högre andel av långa fibrer. Vid givet freeness-värde var dragindex lika för båda serierna.AP-TMP -kontrollserien hade 2,5 punkter högre vithet och en lägre ljusspridningskoefﬁci-ent, huvudsakligen beroende på en större tillsättning av alkalisk peroxid. Det bör även ob-serveras, att den fibrerande raffinatorn kördes vid 1,5 bar. Med avseende på en maxime-ring av blekningsresultatet är det fördelaktigt att köra den fibrerande raffinatorn vid lägretryck och även atmosfäriskt; sådana förhållanden är möjliga utan att försämra styrkan, omflisen delvis impregneras i flispressen före fibreringen. l Resultaten från denna undersökning visar att en ökning av delvis defibrerade träfibrer kanförbättra massans styrkeegenskaper och verkningsgraden i rafﬁneringen. Effekten antasbero huvudsakligen på en större andel separerade flis av höstved, eftersom denna kom-ponent defibreras lättare i de tidiga stegen. Omfattningen av vårvedens defibrering vid an-vändningen av den föreliggande metoden undersöktes ej.Example 6: Impact of pretreatment on thermomechanical mass production of alkaline peroxide (AP) A study was carried out to assess the effect of chip pretreatment on the properties of AP-TMP spruce pulp. Two AP-TMP refiner series were manufactured, with and without the chip chip RTF pretreatment. The primary refiner's disc speed and operating pressure for both series hubs 2300 rpm and 2.8 bar respectively. Table 5 shows the level of added alkaline peroxide and resulting pulp properties for the two refiner series. 17 Table | 5Process%% Tear index Tensile index +28 Light White Alkali * H2O2 (mNmz / g) (Nm / g) mesh spread size coefficient (%) (mz / kg) AP-TMP 3.8 4.9 7, 9 50.1 30.7 43.9 80.2RTF 3.4 4.1 10.0 49.9 40.6 50.8 77.7AP-TMPE properties interpolated at in 100 ml. * added net The pretreated RTF AP-TMP pulps had approx. 2 mNmz / g higher tear index and 10% higher proportion of long fibers. At the given freeness value, the tensile index was the same for both series. The AP-TMP control series had 2.5 points higher whiteness and a lower light scattering coefficient, mainly due to a larger addition of alkaline peroxide. It should also be noted that the fiber refiner was operated at 1.5 bar. With respect to a maximization of the bleaching result, it is advantageous to run the fiber refiner at camp pressure and also atmospheric; such conditions are possible without deteriorating the strength, the chips are partially impregnated in the chip press before the fiberization. The results from this study show that an increase in partially defibrated wood fibers can improve the strength properties of the pulp and the efficiency of the refining. The effect is assumed to be mainly due to a larger proportion of separated chips of autumn wood, since this component defibrates more easily in the early stages. The extent of the defibrillation of the spring wood using the present method was not investigated.

En tydligare separering av defibrerings- och fibrilleringsstegen verkar att vara ett bättretillvägagångssätt än att kombinera båda mekanismerna i ett enda rafﬁneringssteg. En se-pareringsstrategi presenterades, som, riktar och defibrerar fibrerna mjukt för att maximerafibrernas separering utan sönderbrytning, varpå följer fibrillering under högintensiva för-hållanden för att minimera energiförbrukningen.A clearer separation of the defibration and fibrillation steps seems to be a better approach than combining both mechanisms in a single refining step. A separation strategy was presented which softly directs and defibrates the fibers to maximize the separation of the fibers without breaking, followed by fibrillation under high intensity conditions to minimize energy consumption.

Exempel 7 En analys vid en försöksanläggning utfördes för att jämföra tillämpningen av uppfinningenmed och utan tillsats av sulfit till ﬂis av tropisk tallved (loblolly). Lösningen som användesvar sur sulfit med pH-värdet 4,9. Firocesskonfigurationen med låg energi (RT-fibreringsanordningen) bestod i att pressa och blöta upp träflisen i en flispress under tryck,varefter träflisen fibrerades i en skivraffinator vid tillförsel av ca. 120 - 130 kWh/MT. Under 18 driften var trycket och skivhastigheten i den defribrerande raffinatorn 1,5 bar respektive1800 varv per minut. Förbehandlingsprocessen betecknas med prefixet RTF. I denna un-dersökning utvärderades effekten av den nya förbehandlingen i kombination med kemisk förbehandling.Example 7 An analysis at a pilot plant was carried out to compare the application of the invention with and without the addition of sulphite to ﬂ ice of tropical pine (loblolly). The solution used is acid sulphite with a pH value of 4.9. The low energy firocess configuration (RT fiberizing device) consisted of pressing and soaking the wood chips in a chip press under pressure, after which the wood chips were fiberized in a board refiner with the supply of approx. 120 - 130 kWh / MT. During operation, the pressure and disk speed of the defibrillator were 1.5 bar and 1800 rpm, respectively. The pretreatment process is denoted by the prefix RTF. In this study, the effect of the new pretreatment in combination with chemical pretreatment was evaluated.

De fibrerade flisen raffinerades sedan under RTS-förhållanden i en primärraffinatör (36-1CP) under tryck och med en enda skiva och med diametern 91 cm. Hålltiden, trycket ochskivhastigheten var ca. 10 s, 5,2 bar respektive 2300 varv per minut. I det primära raffine-ringssteget användes trycket 5,2 bar i stället för 6 bar, eftersom man tillsatte sulfit somkemisk behandling. Detta minskar ligninets glasövergângstemperatur, varvid det minskartrycket som krävs för raffineringen. Man använde raffinatorskivor Durametal 36604, somdrevs i den inmatande (drivande) riktningen för att minimera energiförbrukningen. De pri-mära massorna genomgick sedan sekundärraffinering i den trycksatta rafﬁnatorn med enenda skiva, under ett tryck av 2,8 bar och en skivhastighet av 1800 varv per minut. Raffi-natorskivorna i den sekundära stationen var Durametal 36604, som drevs i den hämman-de riktningen. Alla sekundärraffinerade massorna tertiärraffinerades i en atmosfärisk rafﬁ-nator med dubbla skivor (diameter 91 cm) för att sänka freenessnivàerna. I tertiärrafﬁne-ringssteget tillämpades en kurva med tillförande av energi i tre eller fyra punkter.The fibrous chips were then refined under RTS conditions in a primary refiner (36-1CP) under pressure and with a single disc and 91 cm in diameter. The holding time, pressure and disc speed were approx. 10 s, 5.2 bar and 2300 rpm respectively. In the primary refining step, the pressure of 5.2 bar was used instead of 6 bar, since sulfite was added as a chemical treatment. This reduces the glass transition temperature of the lignin, reducing the pressure required for refining. Durametal 36604 refiner discs were used, which were driven in the feed (drive) direction to minimize energy consumption. The primary masses then underwent secondary refining in the pressurized single-plate reactor, under a pressure of 2.8 bar and a disk speed of 1800 rpm. The refiner disks in the secondary station were Durametal 36604, driven in the inhibiting direction. All secondary refined masses were tertiary refined in an atmospheric double disc plate (diameter 91 cm) to lower the freeness levels. In the tertiary phase, a curve was applied with the supply of energy at three or four points.

Figurerna 14 - 16 illustrerar massans egenskaper och behovet av specifik energi för raffi-natorserierna som tillverkades med och utan sulfitbehandling. Träflisen i varje serie be-handlades genom att använda den ovan beskrivna RT-fibreringsmetoden. RTF-preﬁxetanvänds för att beteckna förbehandlingen enligt uppfinningen med en ytterligare beteck-ning F, G eller H, som avser de tre serierna som raffinerades vid samma nivåer av primär,sekundär och tertiär specifik energi. Beteckningarna i figurerna är följande: Beteckning Tillsättning av sur sulfitRTF-cRTS (lll-F)3,7% i raffinatorn 2,l % primär + 1,6 % sekundär = 3,7 %RTF-RTS (lll-G) 0 % sulfit Ingen RTF-cRTS (lll-H)3,9%lﬁbratorn 2,0 % (fibrator) + 0,9 % primär + 1,0 % sekundär = 3,9 % Beteckningen ”i raffinatorn” avser tíllsättning av sulfit endast i raffineringsstegen. Beteck-ningen ”i fibratorn” avser tíllsättning av sulfit både i den inledande defibreringsbehandling-en (fibrator) och den huvudsakliga (primära) raffineríngen.Figures 14-16 illustrate the properties of the pulp and the need for specific energy for the refiner series manufactured with and without sulfite treatment. The wood chips in each series were treated using the RT fiberization method described above. RTF pre-xethane is used to denote the pretreatment according to the invention with an additional designation F, G or H, which refers to the three series that were refined at the same levels of primary, secondary and tertiary specific energy. The designations in the figures are as follows: Designation Addition of acid sulphite RTF-cRTS (III-F) 3.7% in the refiner 2.1% primary + 1.6% secondary = 3.7% RTF-RTS (III-G) 0% sulphite No RTF-cRTS (III-H) 3.9% Librator 2.0% (fibrator) + 0.9% primary + 1.0% secondary = 3.9% The term "in the refiner" refers to the addition of sulphite only in the refining step. The term "in the fibrator" refers to the addition of sulfite both in the initial defibration treatment (fibrator) and the main (primary) refining.

H-seriens körningar, där ca. 2 % av den totala sulfittillsatsen av 3,9 % skedde i den fibre-rande anordningen, hade de lägsta energikraven (se figur 14),»och samtidigt de högstadragindexen, jämfört med serierna utan tíllsättning av sulfit (serien G). På samma sätt ha- 19 de körningarna i serien H de högsta dragindexen vid en given nivå av tillförd energi (sefigur 15). Körningarna i serien H hade även den högsta vitheten vid ett givet freenessvär-de (se figur 16), och även den bästa ljusspridningskoefficienten i förhållande till freeness.H-series runs, where approx. 2% of the total sulphite addition of 3.9% took place in the fiberizing device, had the lowest energy requirements (see Figure 14), »and at the same time the high tensile indices, compared to the series without the addition of sulphite (series G). Similarly, the 19 series H runs had the highest tensile indices at a given level of applied energy (Figure 15). The series H runs also had the highest whiteness at a given freeness value (see Figure 16), and also the best light scattering coefficient in relation to freeness.

Exempel 8 Jämförelser gjordes även mellan den föreliggande uppfinningen med tillsättning av kemi-kalier till den fibrerande anordningen, och tillsättning av kemikalier till raffinatorn efter RTPressafiner -förbehandlingen enligt den internationella patentansökningenPCT/US98/14710. Dessa serier primärraffinerades till samma freeness-värde. Figurerna17 - 19 illustrerar jämförelsen mellan RT-cRTS och RTF-cRTS -raffineringsserierna Be- teckningarna som används i dessa figurer presenteras nedan: Beteckning Tillsättning av sur sulfitRT-cRTS (lll-B) 2,3 % primär + 1,0 % sekundär = 3,3 %RTF-cRTS (lll-D) 1,3 % fibrator + 0,8 % prim. + 0,7 % sek. = 2,8 % Man kan uppskatta att förbehandlingen enligt uppfinningen hade en lägre energiförbruk-ning vid en given freenessgrad. Skillnaden i energiförbrukningen var ca 200 kWh/MT vidett freenessvärde av 150 ml. Den RTF-förbehandlade serien hade även ett högre dragin-dex än den RT-förbehandlade serien vid ett givet freenessvärde eller en given specifikenergi (figur 18). 'Den RTF-förbehandlade serien hade även ett högre rivindex jämfört med den RT-förbehandlade serien vid ett givet freenessvärde eller dragindex (se figur 19). Vithetensom funktion av freeness, ljusspridningen som funktion av dragindex och freeness ochopacitet som funktion av freeness var huvudsakligen lika.Example 8 Comparisons were also made between the present invention with the addition of chemicals to the fiberizing device, and the addition of chemicals to the refiner after the RTPressafiner pretreatment according to International Patent Application PCT / US98 / 14710. These series were primarily refined to the same freeness value. Figures 17 - 19 illustrate the comparison between the RT-cRTS and the RTF-cRTS refining series. The designations used in these figures are presented below: Designation Addition of acid sulfiteRT-cRTS (III-B) 2.3% primary + 1.0% secondary = 3.3% RTF-cRTS (III-D) 1.3% fibrator + 0.8% prim. + 0.7% sec. = 2.8% It can be estimated that the pretreatment according to the invention had a lower energy consumption at a given degree of freeness. The difference in energy consumption was about 200 kWh / MT with a freeness value of 150 ml. The RTF pretreated series also had a higher drag index than the RT pretreated series at a given freeness value or a given specific energy (Figure 18). The RTF pretreated series also had a higher tear index compared to the RT pretreated series at a given freeness value or tensile index (see Figure 19). Whiteness as a function of freeness, light scattering as a function of drag index and freeness and opacity as a function of freeness were essentially the same.

Figurerna 20 och 21 är fotografier som för det första visar representativa flis, vilka förbe-handlats enligt tidigare teknik, som åstadkom mindre än 25 % separation av fibrer, ochsom för det andra visar representativa flis, vilka behandlats enligt uppﬁnningen. Den upp-finningsenliga processen åstadkom en väsentlig reducering av materialet, där nästan allafibrer är axiellt separerade och ser ut som korta, gräsliknande strån.Figures 20 and 21 are photographs showing, firstly, representative chips which have been pretreated according to the prior art which produced less than 25% separation of fibers, and which secondly show representative chips which have been treated according to the invention. The process according to the invention resulted in a significant reduction of the material, where almost all fibers are axially separated and look like short, grass-like strains.