SE1600147A1 - Metod för framställning av fiberskivor - Google Patents

Abstract

Metod för framställning av fiberskivor. Uppfinningen innefattar ett förfarande och ett utförande där flis renas med ånga vid samtidig påblåsning skakning och uppvärmning. Flisen är sönderdelat material på lignocellulosa bas och skall användas för fiberframställning och fiberskivetillverkning.

Description

Sida 2 av 6 Beskrivning Den föreliggande uppfinningen innefattar ett förfarande för att på ett energisnålt sätt rengöraråmaterial vid framställning av fiberskivor vilka baseras på lignocellulosahaltiga råmaterialsom trä eller bagasse eller àrsväxter och andra lignocellulosahaltiga material . Särskilt avseruppfinningen förfaranden där framställningsprocessen använder trämaterial med högtbarkinnehåll eller återanvänder trämaterial som tidigare ingått i byggnader eller möbler ellerdylikt och därmed innehåller för slutprodukten icke önskvärda föroreningar.

Definitioner Flis - avses råvara av lignocellulosa sönderdelad till en storlek lämplig för inmatning till endefibreringsanläggning.

Defibrering - avses sönderdelning av flis till fiber lämpliga för skivframställningFiber- avses enskilda fibrer eller fiberknippen av lignocellulosa material Förbasning - avses uppvärmning av flis vid atmosfäriskt tryck med mättad vattenånga i endärför avsedd behållare Förvärmning - avses uppvärmning av flis med mättad eller något överhettad vattenånga vidövertryck i förhållande till atmosfären Fiberskivor - avses skivor med en fukthalt i området 0,5-17 % och en densitet i området50~1400 kg/m3 och baserade på lignocellulosa material Ångtvätt - avses påblåsning med ånga genom munstycken som ger den expanderande ångaen hög hastighet och samtidig eller i direkt anslutning till ångblåsningen mekanisk skakningeller omröring och samtidig uppvärmning Kort beskrivning av Bilder.

Bild 1 visar i schematisk form en defibreringsanläggning Bild 2 visar l schematisk form en flistvätt Bild 3 visar försöksresultat i uppmätta antal defekter på lackerade fiberskivor Bild 4 visar i schematisk form de vanligen förkommande processtegen vid tvättning ochdefibrering av flis i fiberframställningsprocessen Bild 5 visar i schematisk form ångtvättningens position i fiberframställningsprocessenBild 6 visar ett föredraget utförande av en ångtvätt Bakgrund, känd teknik Tillverkning av fiberskivor görs vanligtvis antingen enligt våt metod eller enligt torr metod.Enligt den våta metoden framställs skivor av typ Masonite där inget eller mycket litebindemedel används och en våt fibermatta framställs vilken sedan pressas undervärmetillförsel till en skiva. Enligt den torra metoden tillverkas skivor av typ MDF eller HDF därfiber torkas och förses med lim och formeras till en torr matta som pressas undervärmetillförsel till en skiva. Enligt båda metodema sönderdelas råmaterialet till fiber i enmalningsprocess kallad defibrering. Enskilda i naturen förekommande träfiber har en längdmellan 1,5- 3mm och har en tjocklek på någon tiondels mm. När man tillverkar fiberskivoranvänder man vanligen inte enskilda fiber utan sammanhållna knippen av fiber. Defibreringär en känd och etablerad kontinuerlig teknik för fiberframställning som redovisas i patentSE468016.B m fl. En principiell defibrerings process visas i bild 1 och följande beskrivninghänvisar till bilden.

Flis (11) matas kontinuerligt in i en flisficka (12) och värms vid atmosfärstryck också kalladförbasning med hjälp av tillförd mättad vattenånga (18) till vanligen över 90 gr C. Flisen matas Sida 3 av 6 vidare av en så kallad pluggskruv (13) vilken är en transportskruv med i transportriktningenavtagande diameter som åstadkommer en komprimerad ångtåt plugg av flisen till ingången tillförvärrnaren (14) varvid det är möjligt att däri upprätthålla ett ångtryck då mättad ånga (19) vidövertryck tillförs och en temperatumivå i förvårrnaren vanligtvis mellan 150 och 190 gr Cupprätthålls. Vid komprimeringen av flisen trycker pluggskruven (13) ut vätska (20) ur flisen.Efter en viss tid vanligen mellan 1 och 5 minuter i förvärmaren (14) har flisen mjukats upp dåden matas in av ett matarskruvsystem (15) i en så kallad Defibrator eller raffinör (16) därflisen mals till flber mellan en fast malskiva (17a) och en roterande malskiva (17b). Den såframställda fibern (21) mats ut ur raffinören (16) med hjälp av ångans övertryck.

Dylika anläggningar levereras till skivframställningsindustrin av bland andra företaget Valmet.

I ett processteg före defibreringen, renas flisen. Reningen sker med hjälp av olika typer av sållofta i kombination med flistvätt där vatten används. Tekniken är väl känd och används inomskivframställningsindustrin_ Det som avlägsnas i reningsprocessen är sand, mineraldamm,bark som vanligen också innehåller sand, eventuella metallpartiklar med flera föroreningarsom inte utgörs av lignocellulosa material.

Nackdelarna med att fiberskivor innehåller föroreningar är välkända. Innehålla av sand ellerandra hårda partiklar verkar slitande på processutrusning vid skivframställningen som skruvaroch malsegment samt bearbetningsverktyg vid maskinell bearbetning av skivorna.

Innehåll av bark ger mörka prickar eller fläckar på skivytoma, dessutom har bark inte sammahàllfasthet som fibermaterialet.

Innehåll av plast eller färgrester ger upphov till fläckar på skivytorna och kan bidra till högahalter av halogena ämnen vilka kan medföra att skivorna inte kan godkännas vid enslutanvändning som biobränsle för energiproduktion.

Exempel på en flistvätt visas i bild 2 och följande beskrivning hänvisar till bild 2.

Flis (1) transporteras in i flistvättens första del som kallas grovavskiljare (2) som är vattenfylldupp till en viss nivå. Ett paddelhjul (3) trycker ner den inmatade flisen under vattenytan varvidtyngre partiklar som sten och sand sjunker och matas ut (4) genom ett sluss system (5) ibotten på grovavskiljaren. En uppåtgående vattenström (6) kontrollerar sjunkhastigheten.Flisen flyter därefter in i flistvättens andra del som kallas skruvurvattnare (7). Ett vanligtförekommande alternativt utförande är att grovavskiljaren står på en lägre nivå och flis ochvatten pumpas upp till skruvurvattnaren. Skruvurvattnaren har en lutning mottransportriktningen och då transportskruven (8) transporterar flisen uppåt så rinner en del avvattnet av flisen och dräneras av flisflödet genom en perforerad plåt (9) som utgörbottentråget för flistransporten. Vattenflödet lämnar skruvurvattnaren i dess botten (10). Dentill viss del awattnade flisen (11) doseras ut ur flistvätten och ner i Defibreringsanläggningens flisficka (12) därförbasning sker.

Emellertid visar det sig att den konventionella reningstekniken med vatten inte är effektiv nogframför allt i regioner där konkurrensen om högkvalitativ träråvara ökar ochskivframställningsindustrin måste använda sig av till exempel returmaterial, snickeriavfall,sekunda trämaterial som obarkad klenved, grenar och rötgran med flera sekunda material.Dessa är råmaterial som innehåller större andelar föroreningar och är svårare att rengöra.

Det visar sig att den konventionella reningstekniken lämnar kvar mycket små partiklar avföroreningar vilka följer med flisen in i fiberframställningsprocessen och skivoma. Det berorofta på att det vatten som används i de konventionella flistvåttama är cirkulerande ochdärmed trots en viss avtappning och tillförsel av rent vatten är förorenat eftersom enanvändning av enbart tillfört rent vatten skulle bli oerhört kostsamt och belastande förmiljön.

Det har visat sig vid speciella analyser av lackerade slutprodukter i detta fall skåp dörrar ochdelar till möbler tillverkade av 16 -19 mm MDF skivor att lackeringsresultatet framförallt påkanten av dörrama påverkas starkt av mängden bark och föroreningar i skivoma. I en studiesom gjordes vid produktion av MDF skivor i en kommersiell produktionsenhet jämfördes tvåskivkvaliteter tillverkade av tall flis där den enda skillnaden mellan kvalitéerna var en skillnad Sida 4 av 6 i barkhalten hos flisen som användes för de två produktionerna. Den ena kvaliteten hade enbakhalt under två viktsprocent och den andra hade en bakhalt mellan 6 och 10 viktsprocent.

De två kvalitetema genomgick samma sållnings- och tvätt process före fiber- ochskivframställningen som genomfördes under exakt samma processförutsättningar.

En okulär besiktning av de lackerade dörrarnas bearbetade ytor det vill säga ytor där kapningoch fräsning görs vid framställningen av slutprodukten visade påtagliga och viktiga skillnader.

Dörrarna som jämfördes var lackerade med 2 lackskikt. Vid okulärbesiktningen räknades de närmast mikroskopiska hålen - ”nålsticken” och gropama i lackytan. Det visadesig att de skivor som framställts av den fliskvalitet som innehöll mera bark hade så många flerdefekter i form av så kallade nålstick och gropar i kapade och frästa frisytor att de krävde ettlackskikt mer än de skivor som tillverkats av den andra kvaliteten. Ett diagram över deuppmätta antalen hål redovisas i bild 3 vilken är en del av beskrivningen av känd teknik.

Vid en efterföljande analys av flis och tvättningsprocess undersöktes det vatten som ytligtbundet på den grova flisytan medföljer flisen in i förvärmare och defibrerings process. Enokulår analys visade att vattnet var betydligt mörkare och innehöll fler små partiklar då deningående barkhalten hos flisen var högre.

Försök gjordes med samtidig manuell skakning och påblåsning av mättad vattenånga från ett3 bars ångsystem i fabriken av den i anläggningen tvättade flisen. Försöket visade att bådaflis kvalitéerna då släppte ifrån sig både partiklar och smutsigt färgat vatten. Slutsatsen var attden konventionella flistvätten inte var tillräckligt effektiv med avseende på den råvara somanvändes och med avseende på den kvalitet som krävdes av den slutliga skivprodukten.

Den föreliggande uppfinningen utgör en kostnads- och energieffektiv lösning för att lösaskivindustrins problem med bark och föroreningar i råvaran.

Uppfinningen För att åstadkomma den önskade effektiviseringen av rening av flisen föreslås i denföreliggande uppfinningen ett förfarande med ångtvätt. En fördel som ångtvättningen innebärär att också mycket små partiklar som flyter och följer med det flistvättvatten som fastnar påflisen kan avskiljas genom påblåsning med ånga och skakning. Ångtvätt innebär också attden höjer temperaturen på flisen och därmed minskar användningen av ånga föruppvärmning av flisen i senare steg i processen Den sammanlagda energitillförseln i form avmättad vattenånga kommer att vara densamma som i den konventionella processen mengenom att flisen är uppvärmd redan när den kommer in i flisbehållaren 12 minskar kravet påuppehållstid i flisbehållaren 12 och därmed kan volymen på flisbehållaren minskas. Dettainnebär flisen inte packas lika hårt som i en större behållare och den tillförda ångan 18 kanlättare penetrera hela flismängden vilket åstadkommer en jämnare ångfördelning och mindretemperaturvariationer i den till förvärmaren 14 tillförda flisen och därmed en mindre variation ifiberstorleksfördelning vilket är en fördel.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen.

I det följande beskrivs uppfinningen i detalj genom en jämförelse med befintlig teknik genomatt referera till bilderna vilka redovisas ovan.

Uppfinningen ökar reningsgraden hos flisen genom påblåsning med ånga och samtidig eller i direkt anslutning till ångblåsningen kan flisen utsättas för ytterligare acceleration ochretardation utöver den omskakning som ångblåsningen kan innebära. Detta sker i processenefter flistvätten och direkt före inmatningen till den flisbehållare vari flisen förvärms föreinmatningen till behållaren 12 där förbasning till vanligen över 90 grader celcius sker medmättad vattenånga. Flisen transporteras och tvättas i flistvätten på konventionellt sätt varefter Sida 5 av 6 flisen före inträdet i behållaren 12 utsätts för en ångtvättning 30. Bild 6 visar ett föredragetutförande av ångtvättsförfarandet. F Iis som transporteras i en skruvtransportör följerskruvtrågets botten. Ångtvätt sker enligt bild 6 i en transportskruv 31 försedd med minst enskruvgänga 32 vilken är utförd så att skruvtråget 36 är utförd med minst en dysa förànginblåsning 33 som åstadkommer turbulens i flisflödet det vill säga omskakning ochuppvärmning och lösgörande av föroreningar och nedsmutsat flistvättvatten. För att ytterligareförstärka omskakningsförfarandet förses skruvtråget inom minst en del av transportskruvenslängd med ett skruvtråg som cirkulärt omsluter skruven och skruvens axel 34 förses medminst ett verktyg 35 som vid axelns rotation lyfter upp flisen längs skruvtrågets 36 periferivarvid flisen kontinuerligt under rotationen lyfts upp och faller ner och samtidigt utsätts förångpàblåsning. Genom att skruvtrågets botten är perforerad lämnar kondensatet ochföroreningarna och flistvättvattnet flisflödet genom att dräneras ut genom den perforeradeplåten 37. F lödet av vatten och föroreningar går därefter ihop med vattenflödet 20 vilketvattenflöde är i stort sett detsamma som vid det konventionella förfarandet eftersom dentillförda energin i form av mättad vattenånga är densamma i båda fallen och därmed ocksåkondensatvolymen. Mängden föroreningar i vattnet 20 ökar men är i förhållande tillvattenflödet marginellt.

Genom detta förfarande kan råvaror som är förorenade med mycket små partiklar istorleksordningen någon hundradels mm också små partiklar från flistvättvattnet ocksåflytande partiklar eller flis som innehåller bark rengöras på ett kostnadseffektivt sätt vidframställning av fiberskivor.