SE444189B - Forfarande och anordning for behandling av ett cellulosahaltigt material - Google Patents

Description

8102098-4 10 15 20 30 35 lingsprocessen. Denna mekaniska bearbetning av det be- handlade cellulosainnehállande materialet åstadkommas i syfte att intensifiera impregneringen av det finfördela- de, vegetabiliska råmaterialet med en lösning av kokrea- gens eller för malningen av fibrösa material vid till- verkningen av papper och kartong därav.

Känd är t.ex. en behandlingsmetod (se DE patentskrift 2 818 320, US patentskrift 3 575 791, SU uppfinnarcerti- fikat nr 506 671), som innefattar det enda steget sam- manpressning av träflis med efterföljande nedsänkning därav i en reagenslösning. För genomförandet av denna metod begagnas en konisk skruvsprutmaskin, med vars hjälp flisen pressas samman och sprutas ut i kärl som innehål- ler reagenslösningen. Den ovan beskrivna behandlingsme- toden och apparaturen, som utnyttjas i första hand för impregneringen av träflis med lösningen av kokreagens, är behäftad med följande nackdelar.

Hoppressningen i ett enda steg av flisen i skruvsprut- maskinen kräver ett arrangemang av några skruvsprutma- skiner (från tre till fem) i följd efter varandra för att erhålla jämnhet vid impregneringen, vilket gör metoden onödigt komplex och kostnadskrävande och kräver betydan- de arbetsytor.

Det av antalet skruvsprutmaskiner begränsade antalet flishoppressningscykler framtvingar en överdrivet stor ökning av hoppressningskraften, vilket resulterar i den betydande deformeringen och förstörelsen av flisen och dessutom i skador på massafibrerna. V De avsevärda tryckkrafterna som applicerats, den styva förbindelsen mellan kåpan och skruven och den upprepade sammanpressningen leder till den betydande förbrukningen av elektrisk energi. 10 15 20 25 30 35 “8102098-4 ä Bristande orientering av flisen i skruvsprutmaskinen i relation till kompressionsytorna resulterar också i ska- dor på massafibrerna och i försämrad kvalitet hos den färdiga produkten.

Några av de ovan redovisade nackdelarna i samband med fö- regående metod och apparatur har beaktats i en metod och apparatur för behandlingen av ett cellulosahaltigt mate- rial, som beskrives i FR patentskrift 2 276 N20. Denna metod omfattar passage av flis i ett enda steg tillsam- mans med en lösning av reagens mellan två tryckvalsar, som roterar i motsatt riktning vid samma hastigheter.

Jämfört med den ovan redovisade metoden säkerställer denna senare metod och apparatur ett orienterat läge hos flisen vid behandlingsprocessen varigenom flisen utsät- tes för hoppressningen under inverkan av valsarna i op- timal riktning tvärs över fibrerna.

Som en följd av den i ett enda steg genomförda hop- tryckningen av flisen bör emellertid tryckkraften mellan valsarna med hänsyn till impregneringens jämnhet vara så pstor, att flisen oundvikligen krossas, vilket leder till allvarliga skador på_massafibrerna och därför uppvisar det papper och den kartong, som tillverkas därav, en låg mekanisk hållfasthet.

Nackdelarna i samband med de ovan redovisade metoderna och apparaturerna för behandlingen av cellulosahaltiga material har'i hög grad eliminerats vid en metod och ap- paratur för behandlingen av fibrösa material, vilken be- skrives i SU uppfinnarcertifikat nr N12 808, vilken me- tod användes i huvudsak för impregneringen eller mal- ningen av fibrösa trämaterial. Denna metod, som tjänar ' som prototyp, demonstrerar den upprepade mekaniska hop- pressningen av materialet, t.ex. träflis, vilket införes i apparaturen tillsamans med en reagenslösning. Förfa- randet genomföres i-apparaturen innefattande en kåpa, en 8102098-4 10 _15 20 25 30 35 inne i kåpan anordnad rotor, en anordning för satsning av det behandlade materialet och reagenslösningen i en arbetskammare, en drivaxel och dess drivhjul. Drivaxeln är stelt förbunden med rotorn, medan rotorn stöder tryckvalsar, monterade i hållare i ett fåtal rader.

Tryckvalsarnas sidoytor och insidan av kåpan ombesörjer den upprepade mekaniska hoppressningen av materialet som behandlas.

Fastän en sådan behandlingsmetod ligger mycket nära den optimala, har dock metoden som sådan och apparaturen för utförande av denna visat sig uppvisa ett antal nackdelar, som försämrar behandlingens prestationsförmåga och kva- liteten hos den erhållna produkten.

Med hänsyn till att diametern hos valsarna är något mindre än kåpans inre diameter, äger hoptryckningen av materialet, t.ex. träflis, rum oregelbundet över hela ytan därav, i synnerhet i begynnelseskedet för kontakten mellan flisen och valsen. Dessutom gäller, att om man tillåter att valsen rullar över kåpan och flisen utan att slira, så bör den rotera kring sin axel med en vin- kelhastighet, som dessutom är något större än rotations- hastigheten hos rotorn och dess värde bör nå cirka 10.000 varv per minut, något som är omöjligt för den be- skrivna apparaturen. Därigenom kommer valsen oundvikli- gen att slira i förhållande till ytan på kåpan och på flisen, vilket medför att de nöts. En viss mängd av den behandlade flisen, som letar sig fram till det fria ut- rymet mellan de närliggande valsarna, tvingas att rote- ra genom inverkan av rotorn och vid växelverkan med fli- sen, som förblir orörliga i förhållande till kåpan ut- sättes flisen för nötning och nedbrytning. Ytterligare nedbrytning av flisen orsakas av inverkan av de hållare, som kopplar ihop valsarna med rotorn. 10 15 20 25 30 35 Den ovan beskrivna metoden och apparaturen för behand- lingen av cellulosahaltiga material är sålunda behäftad med följande nackdelar: - oregelbundenheten hos fördelningen av tryckkraften över träflisens totala yta, som leder till olämplig kraftkoncentrering i kontaktpunkterna mellan flisen och valsen och till massafibrernas förstörelse; - valsarnas slirande på flisens yta leder till att fli- sen utsättes för nötning; - flisens förstörande och nötning, när flisen tränger in i mellanrummet mellan angränsande valsar och bringas att rotera med hjälp av rotorn vid deras växelverkan med de orörliga flisen; - flisens förstörande genom att hållarna kopplar samman valsarna och rotorn.

Allt detta leder, vilket visats med försök, till att den mekaniska behandlingen av detcellulosahaltiga materia- let åtföljes av att det behandlade materialet förstöres i en utsträckning av i medeltal 27 1.

Vidare bör observeras, att den för genomförandet av den ovan beskrivna metoden avsedda apparaturen har en otillf fredsställande tillverkningseffekt. Detta beroende av det faktum, att den sammanlagda ytan av tryckvalsarna, som deltager i det behandlade materialets mekaniska hop- pressning är avsevärt mindre än insidan av apparaturens_ kåpa, vilken också deltar i den mekaniska hoppressning- en av materialet.

Föreliggande uppfinning är inriktad på framtagningen av en sådan metod och apparatur för behandlingen av cel- lulosahaltigt material, i vilken den upprepade mekaniska azozosa-4 M 8102098-4 10 15 20 25 30 35 sammanpressningen av det cellulosahaltiga materialet verkställes på ett sätt, som gör det möjligt att undvika, att massafibrerna i det behandlade materialet nöta och skärs av, varigenom den erhållna produktens kvalitet förbättras.

Vidare hänför sig föreliggande uppfinning till framtag- ningen av en sådan apparatur för utförandet av den ak- tuella metoden, som är utformad på sådant sätt, att den upprepade mekaniska sammanpressningen av det cellulosa- haltiga materialet, som behandlas däri, kan verkställas på ett sätt som gör det möjligt att undvika att massa- fibrerna i det behandlade materialet nöts och skärs av och att samtidigt apparaturens tillverkningseffekt ökas.

Mot denna bakgrund har utarbetats en metod för behand- lingen av ett cellulosahaltigt material, varvid man kon- tinuerligt inför det cellulosahaltiga materialet till- samans med en reagenslösning i en arbetskammare och upp- repade gånger mekaniskt pressar ihop det genom samarbe- tet mellan ett inre och ett yttre arbetsstycke, vilka bringas att röra sig i förhållande till varandra, var- vid det yttre arbetsstycket innesluter det inre och i kombination med detta avgränsar arbetskammaren, vilken metod är kännetecknad av att den upprepade mekaniska hop- pressningen av materialet åstadkommas genom att man ger ett av arbetsstyckena en svängande rörelse och genom att låta det rulla över det andra arbetsstycket med ett mel- lanliggande lager av det material, som är under behand- ling, varvid svängningsrörelsen och rullningen framkal- las genom roteringen av en massa, som är i obalans i förhållande till rotationsaxeln och kopplad till ett av arbetsstyckena på sådant sätt att den kan rotera.

Genom en sådan utformning under svängningen och rull- ningen av ett av arbetsstyckena över det andra utsattes det behandlade materialet för upprepad hoppressning .\ f? *lá ._,_¿ 10 15 20 '25 30 55 8102098-4 qi över fibrerna i reagenslösningen utan att det uppkommer några mekaniska stötar, som ger upphov till nötning el- ler avkärning av fibrerna. Detta förbättrar kvaliteten hos det cellulosahaltiga materialet, som erhålles efter behandlingen.

Uppfinningen avser dessutom en anordning för genomföran- det av metoden enligt ovan, vilken anordning innefattar en kåpa, en inne i kåpan anordnad rotor, vilken i kom- bination med kåpan bildar en arbetskammare, en anord- ning för påfyllning av materialet tillsammans med en reagenslösningen i arbetskammaren,.en drivaxel och dess drivanordning, vilken anordning är kännetecknad av att rotorn är tillverkad i form av en rotationskropp, vars yta till en del är avsedd för den upprepade mekaniska hoppressningen av materialet som behandlas, under det att på drivaxeln är fäst en obalanserad massa och axeln som sådan är rörligt förbunden med rotorn eller kåpan.

Genom denna utformning framkallar rotationen av den med den obalanserade massan försedda drivaxeln en centrifu- galkraft, vilken i sin tur framkallar svängningar hos kåpan eller rotorn, kopplade till drivaxeln via bärlager, vilket leder till att arbetsytorna på kåpan och rotorn bringas i kontakt med varandra och rullas utan slirning över lagret av det material som år under behandling i arbetskammaren. Materialet är sålunda arrangerat paral- lellt med arbetsytorna och utsättes för den upprepade me- kaniska hoppressningen över fibrerna i reagenslösningen utan uppkomst av mekaniska stötar, som medför nötning el- ler avskärning av massafibrerna, något som förbättrar kvaliteten hos det behandlade, cellulosahaltiga mate- rialet. ' Genom denna utformning utsättes dessutom allt material inne i anordningens arbetskammare för den upprepade me- kaniska hoppressningen, vilket ökar dess prestationsför- 'Pf-*sgf-*lïwlfl 'ßvnwqfnw . « » 10 15 20 25 30 35 8102098-4 På måga. få Det är lämpligt, att drivaxeln tillsammans med den oba- lanserade massan är monterad på bärlager inne i rotorn, som i sin tur är kopplad till kåpan via en sfårisk för- bindelse, varvid rotorns sidoyta är avsedd för den upp- repade mekaniska stötverkan på materialet under behand- ling.

Genom den beskrivna utformningen är anordningens hela konstruktion kompakt. Arrangemanget med den obalanserade massan inne i rotorn utesluter dessutom uppkomsten av böjmoment, vilketskulle unna ha förekommit om den oba- lanserade massan varit anordnad utanför rotorn och driv- axeln kopplad till rotorn.

Det är också fördelaktigt, att drivaxeln tillsammans med den obalanserade massan är monterad på bärlager i ett hölje, som är stelt fäst till kåpan, medan rotorn till- verkas i form av en ihålig cylinder och är anordnad inne i kåpan för att fritt kunna rotera och röra sig radiellt, varvid rotorns yttre sidoyta är avsedd för den upprepade mekaniska stötverkan på materialet under behandling.

En sådan utformning förenklar anordningens konstruktion och förbättrar dess driftsmässiga pålitlighet, då rotorn i detta fall är mycket enkelt uformad och inte har-några mekaniska kopplingar till kåpan, vilkas tillförlitlighet är reducerad i närvaro av svängande laster. Det fria an- ordnandet av rotorn inne i kåpan säkerställer dessutom att tryckkraften som verkar på materialet under behand- ling är konstant längs rotorns längd.

Det är ändamålsenligt, att rotorn tillverkas i form av en ihålig halvsfär med kanterna böjda utåt och stelt fäs- tes saman med anordningen för påfyllning av materialet under behandling tillsammans med reagenslösningen i ar- 10 15 20 25 30 35 'm . i g i. t. , _ a sad-u... 310209:-4 [ 9 betskammaren, varvid kåpan är försedd med en bottendel och en stoppdel för rotorn, medan drivaxeln är gjord ihålig och anordnad på bärlager på ovannämnda anordning för påfyllning av materialet under behandling, varvid de böjda kanterna hos halvsfären är avsedda för den upp- repade mekaniska hoppressningen av materialet under be- handling.

Genom en sådan utformning, rotorns form och tillhandahål- landet av bottnen i kåpan, genom”öres behandlingen av det cellulosahaltiga materialet m d detta helt nedsänkt i reagenslösningen, vilket har en ¿vnnsam effekt på kva- liteten hos det behandlade, cellulc ahaltiga materialet.

Uppfinningen beskrives närmare under L'nvisning till på bifogade ritningar visade utföringsformu~, där: fig. l schematiskt visar ett längdsnitt genom den före- slagna anordningen för genomförandet av metoden för be- handling av ett cellulosahaltigt material i enlighet med uppfinningen; fig. 2 visar en annan utföringsform av den föreslagna anordningen och fig. 3 åskådliggör ytterligare en annan utföringsform av den föreslagna anordningen.

Den föreslagna metoden genomföras på följande sätt.

Ett cellulosahaltigt material, t.ex. träflis,införes tillsamans med reagenslösningen i en arbetskammare, som utgör ett ringformigt utrymme mellan ett inre arbets- stycke och ett yttre arbetsstycke, som omger materialet.

Ett av arbetsstyckena bringas att svänga och rulla över det andra arbetsstycket med det mellanliggande lagret av material under behandling inne i arbetskammaren. 10 15 20 25 30 35 ~e1o2o9a-4 g ifï 10 Svängningen och rullningen av ett av arbetsstyckena över det andra säkerställas genom rotationen hos en massa, som är i obalans i förhållande till rotationsaxeln och roterbart fäst vid ett av arbetsstyckena. Rullningen av ett arbetsstycke över det andra åstadkommes vid detta utan någon slirning, vilket resulterar i att under den upprepade mekaniska hoppressningen av materialet under behandling uteblir de krafter som framkallar massafib- rernas nötning och förstörelse. Beroende på den konti- nuerliga svängnings- och rullningsrörelsen hos ett av arbetsstyckena över det andra, inordnas de i arbetskam- maren inkommande träflisen parallellt med arbetsstycke- nas yta och utsättes för den mekaniska hoptryckningen över fibrerna, som är det optimala tillståndet för er- hållande av överlägset god kvalitet hos den behandlade produkten. Under den tid som det behandlade materialet finns inne i arbetskammaren vid behandlingsprocessen, som i genomsnitt uppgår till 5 till 30 sekunder, utsät- tes det för hoptryckning några hundra gånger. För att säkerställa detta bringas den obalanserade massan, som framkallar svängnings- och rullningsrörelsen hos ett arbetsstycke över det andra, att rotera vid en hastighet av cirka 10 till 50 varv per sekund.

Tryckkraften väljes beroende på ändamålet med behand- lingen inom ett intervall från ett minimivärde som inte orsakar någon finfördelning av materialet till ett vär- de som är tillräckligt för att mala materialet. I varje specifikt fall tages hänsyn till ändamålet med behand- lingen och de fysikaliska och mekaniska egenskaperna hos materialet under behandling, t.ex. typen av trä eller annat vegetabiliskt råmaterial och en föregående behand- lings natur. Regleringen av kompressionskraften är enkel att genomföra och kan åstadkomas genom att man varierar rotationshastigheten hos den obalanserade massan och dess excentricitet. 10 15 20 25 }0 35 -a1o2o9a<4 -n - Uppehållstiden för materialet under behandling inne i arbetskamaren är väsentligen beroende på förhållandet mellan det för behandling inmatade materialet och rea- genslösningen. Förhållandet, vanligen valt mellan 1:3 och 1:20, användes för att reglera uppehållstiden för materialet under behandling i arbetskammaren. ß e få Det behandlade materialet, som står under inverkan av tynsücænten och som bärs upp av den samtidigt inkommande reagenslösningen rör sig inne i arbetskammaren samtidigt som behandlingen fortlöper och tömmes sedan ut däri- från.

Metoden för behandlingen av ett cellulosahaltigt mate- rial i enlighet med föreliggande uppfinning och inne- fattande den upprepade mekaniska sammanpressningen av materialet i reagenslösningen medger en ökning av prestationsförmågan hos följande arbetsmoment vid till- verkningen av massa och papper: - impregneringen av träflis med lösningen av kokreagens; - separeringen av det vegetabiliska råmaterialet som ut- sätts för kemisk eller termokemisk bearbetning till fi- berbuntar eller individuella fibrer; - malningen av det fibrösa materialet för tillverkningen av papper. C Resultaten av behandlingen av cellulosahaltiga material bestämmes av det eftersträvade ändamålet och beror även på typen av utgångsmaterial (t.ex. typen av trä), slaget av föregående behandling som materialet under bearbet- ning utsatts för samt förhållandena vid utförandet av behandlingen enligt denna metod.

If , \ 8102098-4 10 15 20 25 30 35 12 Den upprepade mekaniska hoppressningen av träflisen i reagenslösningen, som åstadkommes i enlighet med före- liggande uppfinning, leder till borttagning av luften coh fukten ur kapillärerna i träet vid det moment, i vil- ket hoppressningen av flisen sker, och till uppsugning av :okreagenslösning i kapillärerna, som frigöres i tryck- avlastningsögonblicket. Genom en sådan behandling åstad- kommes impregnering av träflisen med lösningen av kok- reagens.

Jämfört med andra kända metoder för impregneringen av träflis under användning av mekanisk behandling möjliggör den föreslagna metoden beroende på de upprepade cyklerna av hoppressning och tryckavlastning en ökning av flis- impregneringens jämnhet-och fullständighet och en reduk- tion av den hoptryckningskraft, som appliceras på flisen.

Det är att föredraga, att tryckkraften under impregne- ringsförfarandet inte överskrider elasticitetsgränsen för materialet under behandling, men stundom är det vid im- pregneringen av synnerligen hårdstrukturerade material (t.ex. björkflis) tillrådligt att gå något över elestici- tetsgränsen för att säkerställa fullständig impregnering.

Arrangeringen av flisen parallellt med hoppressnings- ytorna, medan de behandlas enligt den föreslagna metoden resulterar inte endast i att hoppressningen av flisen 4 alltid utföres tvärsöver fibrerna snarare än längs de- samma, vilket senare är den mest riskabla riktningen med hänsyn till massafibrernas åverkan, utan även till att denna äger rum i frånvaro av krafter som orsakar att fib- rerna nöts eller skärs av. Allt detta medger en betydan- de intensifiering av impregneringen av flisen med kokrea- genslösningen och dessutom en förbättring av dess jämnhet utan någon åverkan på massafibrerna. 210209:-4 i: .,_, i .š 1 13 Under behandlingsprocessen omfattande den mångfaldiga upprepningen av hoppressnings- och tryckavlastningscykler, kan flisen bli delvis förstörd. Men i detta fall inträf- far förstörelsen under inverkan av tryckkrafter, som är 5 riktade tvärs över fibrerna, vilka krafter innebär den minsta risken med hänsyn till fiberåverkan. En viss par- tiell förstörelse av träflisen som noterades vid prov- ning av den föreslagna metoden, erhölls genom bildningen av längsgående sprickor i flisen med efterföljande upp- l0 delning av desamma i skilda "stickor" utan avkortning av materialet och utan bildning av någon betydande mängd sågspån. ' Genom att behandlingen av massamaterialen enligt den fö- 15 reslagna metoden icke åtföljes av någon förstörelse av materialet, uppnås en ökning av kvaliteten hos den er- hållna massan liksom en sänkning av den förbrukning av elektrisk energi, som erfordras för fullföljande av be- handlingsprocessen. 20 Tillämpningen av den föreslagna metoden för behandlingen av ett cellulosahaltigt.material gör det möjligt att in- te endast säkerställa dess snabba och jämna impregnering med lösningen av kemikalier utan även att öka hastigheten 25 avsevärt för efterföljande process innebärande extrahe- ring av massa ur det vegetabiliska råmaterialet, d.v.s. kokningen av massan. Intensifieringen av kokningsförfa- randet säkerställes beroende på den mekaniska och kemiska aktiveringen av utgångsmaterialet med avseende på kokrea- 30 gensen. Den upprepade hoppressningen av det cellulosahal- tiga materialet tillsammans med kemikalie/lösningen på det sätt, som åstadkommes genom den föreslagna metoden, aktiverar makromolekylerna hos komponenterna i det vege- tabiliska râmaterialet, vilket resulterar i en betydande 35 ökning av deras kemiska växelverkan med kokkemikalierna.

Den kombinerade bearbetningen av upprepade gånger appli- cerade tryckkrafter leder i förening med kokkemikaliernas .fo 8102098-4 10 ' 15 20 25 30 35 lå kemiska verkan till att lignin, som ingår i det vegeta- biliska materialet, drages ut och löses upp mycket snab- bare än vid kokningen av det material som inte utsättes för den ovan beskrivna mekaniska bearbetningen. En sådan kombinerad bearbetning av det vegetabiliska råmaterialet accelererar inte endast upplösningen av lignin utan le- - der även till en reducering av kemikalieförbrukningen un- der kokningen. Tillämpning av den föreslagna metoden vid tillverkningen av massa medger därför en sänkning av processens varaktighet, en nedskärning av kemikalieför- brukningen och energiförbrukningen för kokningen och till en ökning av den erhållna massans kemiska renhet. I Såsom redan nämnts ovan kan den upprepade mekaniska hop- pressningen av det cellulosahaltiga materialet i enlighet med den föreslagna metoden åtföljas av en separering av det behandlade materialet i fiberknippen eller indivi- duella fibrer. Den önskade desintegreringsgraden hos ma- terialet uppnås genom lämpligt val av den på materialet anbringade tryckkraftens storlek och frekvens eller ge- nom frigörning av fiber-till-fiber-bindningar i det cel- lulosahaltiga materialet genom att förbehandla detsamma med reagens, som orsakar att det intercellulära materia- let delvis upplöses eller mjukas och att fiber-till-fi- ber-bindningarna blir svagare. Uppdelningen av cellulosa- haltiga material i fibrer användes i stor utsträckning vid tillverkningen av halvkemisk massa, högutbytesmassa, kemisk-mekanisk eller termokemisk-mekanisk massa samt vid olika steg-för-steg-metoder som finns eller utveck- lats för framställning av massa med mellanliggande mal- ning av massan mellan stegen i processen.

Vid det övervägande antalet existerande metoder för framställning av fibrös massa är uppdelningen av vegeta- biliska material i fibrer åtföljd av malning i cylindris- ka, koniska eller skivkvarnar av olika utformningar. Mal- ningen av materialet i en skivkvarn äger rum vid materia- 10 15 20 25 S0 35 -lets passage mellan två skivor, av vilka den ena roterar _- F a1o2u9a-4 “= in k. _ ._ .TU :Kg Lsš f: É°L3 ' i? 15 och den andra är fast eller roterar i motsatt riktning, varvid skivornas ytor är försedda med knivar och räfflor. ,-i,ï='»lfíï"lk,*šf'r“šíšlf'ï'ïiš-ïfïfli 'Å-.Éifff-'šïšs-w » -e- .

Vid malningsprocessen under användande av knivkvarnar ut- sättes det frånskilda materialet för malningsredskapens skiftande inverkan, d.v.s. för knivarnas slag, skärverkan, avkapning, vridning och nötning. Som ett resultat av den- na inverkan av malningsskivorna och under inverkan av de samtidigt uppträdande deformeringarna, utsättes fibrerna för åverkan och avslitning. Den ogynnsamma verkan på fib- rerna ökas som en följd av att det malda materialet, (flisen) tränger in i mellanrummet mellan malningsskivor- na i form av separata, från varandra oberoende stycken, vilka är anordnade löst i olika lägen och helt saknar orientering i förhållande till knivarna på malningsski- vorna. Knivarnas skarpa eggar, styvheten hos den använda konstruktionen och det höga tryck, som appliceras på ar- betsytorna, leder till att fibrerna skärs av. Användning- en av den på så sätt erhållna fibrösa massan vid till- verkningen av papper och kartong leder till en avsevärd reducering av den färdiga produktens mekaniska hållfast- het. Den icke önskvärda åverkan på fibrerna orsakar dess- utom ökad förbrukning av energi i detta arbetsmoment.

Det inproduktiva energislöseriet vid behandlingen av ma- terialet på skivkvarnen uppkommer också beroende på väl- diga energiförluster för att övervinna det hydrauliska motståndet vid knivskivornas rotering och även för transporteringen av det behandlade materialet.

Knivkvarnarnas konstruktion är vid användning behäftad med en annan väsentlig nackdel, som ligger i sårbarheten för genomträngning av främmande fasta inneslutningar. Me- tallföremål eller keramiska föremål, som finner sin väg « in i kvarnen, åstadkomer stor skada på knivarna och kan A sätta kvarnen ur funktion. Den efterföljande slipningen av knivarna tar avsevärd tid 1 anspråk, vilket resulterar i spilltid vid avvändning av utrustningen. 3,' s f! ål 10 .l5 20 25 30 35 8102098-4 16 ,De_optimala förhållandena för behandling av vegetabilis- ka material i_enlighet med den föreslagna metoden kan fastställas i varje specifikt fall genom att man väljer lämplig utformning av rotationskroppen, sänker eller hö- jer krossningskraften genom utsträckningen av obalanse- rad massa, väljer hastigheten för dess rotation eller materialets uppehållstid i behandlingszonen på lämpligt sätt.

Genom att variera de ovan angivna förhållandena eller genom att upprepa en likartad behandling kan uppnås inte endast separeringen av materialet under behandling i in- dividuella fibrer, utan även säkerställas materialets fortsatta malning till den önskade finhetsgraden.

Den föreslagna behandlingsmetoden kan även utnyttjas' för malning av massa och andra fibrösa mellanprodukter vid tillverkningen av papper därav.

Behandlingen av materialet enligt den föreslagna metoden inbegriper inte det inprcduktiva energislöseri, som före- komer i samband med rotationen hos de vid malningen ut- nyttjade skivorna, vilka är anordnade i närheten av var- andra och är försedda med knivar. Transporteringen av det behandlade materialet åstadkommes under inverkan av tyngdkraften och kräver inte någon energiförbrukning.

Dessa fördelaktiga särdrag gör det möjligt att skära ned energiförbrukningen vid behandlingen.

Den föreslagna metoden för tillverkning av fibrösa mel- lanprodukter utesluter de besvärliga följder för utrust- ningen, som uppkommer genom inträngningen av yttre fast material i anordningen, då det i detta fall inte finns någon styv förbindelse mellan de element, som verkar på det material som skall malas. 10 15 20 25 30 35 81 02098-4 '11 Metoden enligt uppfinningen belyses ytterligare nedan med hjälp av specifika utföringsexempel.

Exempel 1 2 kg aspflis satsades kontinuerligt i anordningen och en lä 1 lösning av natriumhydroxid tillfördes i viktförhål- landet 1:10. Den kontinuerliga satsningen av flisen och lösningen pågick under en tid av 2 minuter. Drivaxelns rotationshastighet uppgick till 1380 varv/minut. Den un- gefärliga uppehållstiden för flisen i arbetskammaren var 15 sekunder och antalet flishoppressningscykler som er- fordradeåuppgick till i genomsnitt 370. Efter behandling- en enligt denna metod separerades den impregnerade flisen på en sikt från den fririnnande lösningen och en portion därav placerades i en autoklav och upphettades vid en tenperawr av 160 :in 165° o i 1,5 time. Den kokade massan tvättades med vatten, sorterades och lufttorkades.

Man fastställde så utbytet och kvalitetsegenskaperna. utbyte från trä, 1 50,5 ligninhalt, 1 1,3 slitlängd, m 9170 viktningstal, antal dubbelvikningar 2320 Exempel 2 Behandlingen av 2 kg björkflis genomfördes såsom beskri- vits i exempel 1, varvid man samtidigt införde i anord- ningen en 16 1 lösning av natriumhydroxid i viktförhál- landet 1:10. Den_kontinuerliga satsningen av flisen och lösningen varade i l minuter H0 sekunder. Drivaxelns ro- tationshastighet uppgick till 2850 varv/minut. Den unge- färliga uppehållstiden för flisen i apparaturen uppgick till ll sekunder och antalet flishoppressningscykler, som erfordrades, uppgick i genomsnitt till 550. Efter behand- lingen enligt denna metod separerades de impregnerade fli- 8102098-4A 10 15 20 25 30 35 18 sen på en sikt från överskottet av lösningen och en por- tion därav utsattes för kokning i en autoklav vid en tem- peratur av 160 till l65° C i 1,5 timme. massa utbyte, 1 ü8,3 ligninhalt, 1 0,8 slitlängd, m , 9ü}O vikníngstal, antal dubbelvikningar 28fl0 Exempel 3 Björkflis föruppvärmdes tillsammans med en 2 1 natrium- hydroxidlösning i 1,5 timme vid en temperatur av 100° C, varefter massan underkastades upprepad mekanisk hop- pressning i huvudsak enligt den i exempel l och 2 be- skrivna metoden. Rotationshastigheten hos drivaxeln upp- gick till 2100 varv/minut. Behandlingen upprepades 6 gånger med mellanliggande tvättning efter den första pas- sagen och med extraheringen av massan efter den andra, fjärde och sjätte passagen genom apparaturen. De extra- herade massaproven tvättades och malningstillstånden och de mekaniska hållfasthetsvärdena fastställdes. träåterstodsutbyte efter kemisk behand- ling, 1 90,2 tvärden erhållna efter den andra passagen av massan genom anordningen: malningstillstånd 23 slitlängd, m H350 vikningstal, antal dubbelvikningar 18 sprängstyrka, kg/cm2 1,5 värden erhållna efter den fjärde passagen av massan genom anordningen: malningstillstånd 35 slitlängd, m 5860 vikningstal, antal dubbelvikningar l0ü sprängstyrka, kg/cm2 2,2 10 15 20 25 30 35 81020984 19 - värden erhållna efter den sjätte passagen av massan genom apparaturen: malningstillstånd 60 slitlängd, m 7020 vikningstal, antal dubbelvikningar 273 sprängstyrka, kg/cmz 2,9 Exempel H Björkflis förbehandlades med en 2 1 natriumkarbonatlös- ning i 1,5 timme vid en temperatur av l00° C, varefter massan underkastades upprepad mekanisk hoppressning vä- sentligen enligt den i exempel 3 beskrivna metoden. Rota- tionshastigheten hos drivaxeln var 2100 varv/minut. Mas- san fick passera genom apparaturen 3 gånger med mellan- liggande tvättning efter den första passagen. träåterstodsutbyte efter kemisk behandling, 1 92,1 malningstillstånd 30 slitlängd, m 5550 vikningstal,, antal dubbelvikningar 73 _ genomrivningsstyrka 60 sprängstyrka, kg/cm? 2,2 Exempel 5 Aspflis förkonditionerades i en 5 I ammoniaklösning i 12 timmar vid rumstemperatur, varefter den utsattes för upp- repad mekanisk hoppressning väsentligen enligt den i exempel 3 beskrivna metoden. Rotationshastigheten hos drivaxeln var 2100 varv/minut. _ träåterstodsutbyte efter kemisk behandling, I 96,2 malningstillstând, 60' slitlängd, m 6üO0 vikningstal, antal dubbelvikningar 132 genomrivningsstyrka H2 sprängstyrka, kg/cmz 2,6 10 15 20 25 _30 35 8102098-4g zof Exempel 6 En vattenhaltig suspension av oblekt sulfatmassa fram- ställdes av barrträ i lO߶ koncentration och fick sedan passera genom anordningen för upprepad mekanisk hoppress- ning enligt den föreslagna metoden. Rotationshastigheten för drivaxeln uppgick till 2100 varv/minut. värdena för den erhållna massan efter sjätte passagen genom appara- turen var de följande. malningstillstånd RB slitlängd, m 9150 vikningstal, antal dubbelvikningar 2890 Exempel 7 Blekt massa, som kokats i nitrat, utsattes för behand- lingen enligt den föreslagna metoden, i huvudsak såsom beskrivits i exempel 6. värdena för den erhållna massan *efter den sjätte passagen genom anordningen var de föl- jande. malningsgrad 58 slitlängd, m 6880 vikningstal, antal dubbelvikningar H70 Såsom framgår av fig. l på åtföljande ritning innefattar anordningen för genomförande av metoden enligt uppfin- ningen en kåpa 1, fastsatt på en stomme 2 med hjälp av en böjlig stötdämpare 3. Anordnad inuti kåpan l finns en rotor Q, vilken i kombination med kåpan l avgränsar en arbetskammare 5. Kåpan l är försedd med en anordning 6 för tillförsel av det cellulosahaltiga materialet till- samans med reagenslösningen i arbetskamnaren 5. Anord- ningen innefattar även en drivaxel 7 med obalanserad mas- sa 8, monterad på drivaxeln på sådant sätt, att excentri- citeten hos dess massa är justerbar. Drivaxeln 7 är för- 10 15 20 25 30 A; a1o2e9s-4 21 bunden via en böjlig koppling 9 till ett drivhjul l0.

Rotorn N är tillverkad i form av en rotationskropp, vara yttre sidoyta ll är avsedd för upprepad mekanisk hop- pressníng av materialet under behandling, varvid materia- let under behandling är beläget mellan rotorns U yttre sidoyta ll och kåpans l insida 12.

Enligt en utföringsform av anordningen är rotorn U för- bunden via en ihålig stång 13 och ett sfäriskt bärlager lü med kåpan l. Drivaxeln 7 med den obalanserade massan 8 är monterad på bärlager 15 inne i rotorn N. I denna spe- cifika utföringsform av anordningen är sålunda drivaxeln 7 med den obalanserade massan 8 förbunden med rotorn H och beroende på dess montering i bärlager 15 kan den ro- tera fritt i förhållande till denna.

Enligt en annan utföringsform av anordningen (fig. 2) in- nefattar den också kåpan 1, monterad på stommen 2 med hjälp av de böjliga stötdämparna 3 och på vars insida finns rotorn Å, varvid ovannämnda rotor H och kåpan l tillsammans avgränsar arbetskammaren 5. Kåpan l är för- sedd med anordningen 6 för tillförsel av materialet under behandling tillsammans med reagenslösningen i arbetskam- maren 5. Apparaturen innefattar dessutom drivaxeln 7 med den obalanserade massan 8 monterad på denna, varvid den ovannämnda drivaxeln 7 är förbunden med ett drivhjul 10 via en böjlig koppling 9.

Ett särskilt särdrag för denna utföringsform av apparatu- ren består i att drivaxeln 7 med den obalanserade massan 3 är monterad på bärlager 15 i ett hölje 16, är stelt för- bunden med kåpan l via utsprång 17. I denna specifika ut- föringsform av apparaturen är sålunda drivaxeln 7 med den obalanserade massan 8 förbunden med kåpan l och beroende på dess montering i bärlagret 15 kan den rotera fritt i förhållande till kåpan. Rotorn N är tillverkad i form av en ihålig cvlinder, som är fritt monterad inne i kåpan l 10 15 20 _25 30 35 s1o2o9a+4 22 och stödd med hjälp av utsprången 17. Därigenom kan ro- torn N rotera fritt och röra sig i radiell riktning inne i kåpan 1, varvid rotorns N yttre sidoyta ll och kåpans l insida 12 är, såsom var fallet i den ovan beskrivna ut- föringsformen, avsedd för den upprepade mekaniska bear- betningen av materialet under behandling.

Enligt en annan utföringsform av anordningen och på lik- nande sätt som i samband med dessa andra utföringsformer innefattar anordningen kåpan l (fig. 31, monterad på stommen 2 med hjälp av de böjliga stötdämparna 3. I kåpan är är anordnad rotorn U, vilken rotor U i 'kombination med kåpan 1 avgränsar en arbetskamare 5. Anordningen om- fattar även drivaxeln 7 med den obalanserade massan 8 monterad på densamma, varvid denna drivaxel 7 är förbun- den med drivhjulet 10.

Ett speciellt särdrag hos denna utföringsform av anord- ningen består i att rotorn Å är tillverkad i form av en ihålig halvsfär med kanterna 18 böjda utåt. Kåpan l är försedd med en botten 19. På en lucka 20 till kåpan l är monterat ett stoppelement 21 för rotorn U, vilket har en konkav sfärisk yta. Drivaxeln 7 med den obalanserade mas- san 8 är tillverkad ihålig och monterad i bärlager 15 på anordningen 6 för införsel av det material, som skall be- handlas, vilken i sin tur är stelt kopplad till rotorn U.

I denna specifika utföringsform av apparaturen är sålunda drivaxeln 7 med den obalanserade massan 8 förbunden med rotorn U och beroende på dess montering i bärlager 15 kan den rotera fritt i förhållande därtill. De utåt böj- da kanterna l8 på halvsfären har till uppgift att upp- repade gånger mekaniskt pressa samman materialet under behandling, som är beläget mellan de utåtböjda kanterna 18 på halvsfären och insidan 12 av kåpans l botten 19.

Apparaturen fungerar på följande sätt. Vridmomentet från drivhjulet 10 (fig. l) via den böjliga kopplingen 9 och "f Ä W- æ :«_. ~ :t-*fiïtïfäsfxï'“wswfl _ v , I 10 _15 20 25 30 35 81 02098-4 23 drivaxeln 7 överföres till den obalanserade massan 8, vars rotation ger centrifugalkraft, som via bärlager 15 överföras till rotorn N, som börjar avvika från kåpans l längdaxel och utföra cirkulära oscillerande rörelser runt mittpunkten för den sfäriska skarven lä, som för- binder rotorn N med kåpan 1. Med andra ord framkallas svängande rörelser hos rotorn H. Vid denna process kom- mer den yttre sidoytan 11 på rotorn N i kontakt med kå- pans l insida 12 och rotorn N bringas att rulla över den- na yta, varvid den roterar enligt lagen för planetrota- tion mot den sida, som är motsatt rotationsriktningen för dess axel och för drivaxeln 7 med den obalanserade massan 8.

Materialet, som skall behandlas införas tillsammans med reagenslösningen via anordningen 6 i arbetskammaren S i apparaturen, där det anordnas i ett jämnt lager mellan den yttre sidoytan ll av rotorn U och insidan 12 av kå- pan l.

Beroende på arbetskammarens 5 ringformiga utformning samt den svängande rörelsen och rullningen hos rotorn U, anordnas materialet under behandling, t.ex. träflis, pa- rallellt med ytan ll av rotorn U och med ytan 12 av kå- pan l, vilket leder till att tryckkrafterna riktas tvärs- över fibrerna och att flisen utsättes enbart för den upp- repade mekaniska hoppressningen.

Apparaturen i den enligt fig. 2 visade utföringsformen fungerar i drift på liknande sätt. Skillnaden ligger i att den centrifugalkraft, som uppkommer vid roteringen av drivaxeln 7 med den obalanserade massan 8 överföras via bärlagret 15 och utsprången 17 till kåpan l, vilket orsakar dess svängande rörelser. Med andra ord börjar kåpan 1 att avvika från den ursprungliga positionen och att utföra cirkulära oscillerande rörelser. Vid kontakt ! .-,.- _e¿¿.§».v.9: ~ a-Lk» 15 20 25 30 35 810209844 2ü mellan insidan-12 av kåpan 1 med rotorns H yttre sidoyta ll orsakas att denna på grund av dess tröghet rullar över insidan 12 på kåpan 1.

Anordningen enligt den i fig. 3 visade utföringsformen fungerar på liknande sätt som den i fig. l illustrerade anordningen. Skillnaden ligger i att den centrifugal- kraft, som uppkommer vid roteringen av den ihåliga driv- axeln 7 med den obalanserade massan 8, överföres till ro- torn M via anordningen 6 för införsel av det material, som "kall behandlas, tillsamans med lösningen av rea- gens i arbetskammaren 5, varvid åstadkommes att rotorn U rullar med de utåtböjda kanterna 18 över ytan 12 på kå- pans l botten 19, vilket vid satsningen av materialet tillsammans med reagenslösningen i arbetskammaren 5 le- der till att materialet undergår upprepad mekanisk hop- pressning.

Beroende på att i alla de ovan beskrivna utföringsformer- na av anordníngen roterar drivaxeln 7 med den obalanse- rade massan 8 fritt på bärlagret 15 i förhållande till rotorn u (rig. 1 och 3? eller 1 rsrnå11anae tili kåpan 1 (fig. 2), utsättes materialet vid rotorns H rullning över ytan 12 i kåpan l enbart för den upprepade makeniska hop- pressningen utan förekomsten av några krafter som orsa- kar nötning eller avslitning av massafibrerna. Detta kan tillskrivas det faktum, att rotorns N rullning inte är framkallad genom direkt överförande av vridmomentet från drivaxeln 7 utan resulterar av kontakten mellan kåpan och rotorn vid de svängande rörelserna hos en av dessa under inverkan av centrifugalkraften från den roterande obalanserade massan 8. Detta förbättrar i betydande ut- sträckning det behandlade materialets kvalitet.

Genom att allt material i arbetskammaren utsattes för den upprepade mekaniska bearbetningen, ökas anordningens prestationsförmåga.

V. Mm ,«.;-_¿.v_' ~_.;-¿_,, 'f .¥'f<«-:'ï>^..-; hä* -tvffil-fvs-fšs' «_ .« t 10 15 20 25 30 35 81 02098-4 25 Den av rotorn N*på skiktet av material under behandling applicerade tryckkraften bestämmes av massan hos den o- balanserade massan 8, vínkelhastigheten för dess rota- tion och excentriciteten hos den obalanserade massans 8 massa i förhållande till dess rotationsaxel och bestäm- mes av formeln: där m är den obalanserade massans.massa; w är rotationens vinkelhastighet; R är excentriciteten för den obalanserade massans massa i förhållande till rotationsaxeln.

Anordningens prestationsförmâga och kvaliteten hos det behandlade materialet är beroende av hur dessa paramet- rar väljes. Lämplig avvägning bör också göras beträffan- de typen och egenskaperna hos det material, som skall behandlas, Tryckkraften i denna anordning regleras lätt genom att man varierar excentriciteten hos den obalanse- rade massans 8 massa och vinkelhastigheten för dess ro- tation.

Av de ovan uppräknade skälen kan den föreslagna anord- ningen med framgång utnyttjas för behandlingen av cellu- losahaltiga material i syfte att impregnera dem med lös- ningen av kokreagens med större eller mindre grad av eli- minering av fiber-till-fiber-bindningarna, för separe- ringen av kemiskteller termokemiskt förbehandlade mate- rial i fiberknippen eller individuella fibrer eller för malningen av massa vid tillverkningen av pappersmäld.

Av de ovan redovisade specifika utföringsformerna av fö- religgande uppfinning kan fackmannen lätt fastställa de väsentliga kännetecknen för uppfinningen och kan utan att avvika från dess andemening företa olika förändring- ar och modifieringar av uppfinningen för att anpassa den gß I 10 15 20 25 30 35 8102093-4 26 till olika användningar och förhållanden. Sådana föränd- ringar och modifieringar är således till fullo avsedda att falla inom ramen för föreliggande uppfinning såsom den framgår av åtföljande patentkrav.

Fördelarna i fört med alla tidigare kända metoder och anordningar för samband med föreliggande uppfinning, jäm- behandlingen av ett cellulosahaltigt material ligger i följande faktorer: - den föreslagna metoden och anordningen förbättrar det behandlade materialets kvalitet, som i sin tur förbätt- rar kvaliteten hos massan, papperet och kartongen som erhålles därav; . - den föreslagna metoden och anordningen gör det möj- ligt att sänka förbrukningen av vegetabiliskt råmate- rial och kemiska reagens; - den föreslagna metoden och anordningen möjliggör en ökning av hastigheten vid massaframställningen; - den föreslagna metoden och anordningen gör det möjligt att skära ned energiförbrukningen; - den föreslagna metoden och anordningen uppvisar en ökad prestationsförmåga och tillförlitlighet i drift.

Som bevis för den tekniska effekten vid förfarandet och anordningen enligt uppfinningen presenteras nedan en ta- bell från ett jämförelseförsök, vari anges de erhållna massaprodukternas egenskaper vid användning av föreliggan- de metod och anordning jämfört med de som erhålles enligt den för närvarande mest spridda tillverkningsmetoden. 10 20 25 ~ 0102090-4 d ¿;¿ å? Tabell egenskaper föreslagen metod existerande metoder typ av trä asp björk björk ask björk björk utbyte av trä ef- _ ter kemisk be- handling, I 96 90 90 90 86 86 malningscillàtåna 60 30 60 60 30 60 mekaniska hållfast- hetsvärden med pap- persmassa med 75 g/m2: slítlängd, m 6N00 S800 7020 6300 5600. 6800 genomrívníngs- styrka H2 60 - H0 H6 - sprängstyrka, kg/cmz 2,6 2,2 2,9 2,2 1,9 2,6 vikningstal, antal dubbel- vikníngar 132 10N 273 9 12 80 energiförbrukning för malníng till 16°, xwn/t, 200 - 1:00 , 50,- 70

Claims (5)

1. sf Å 10 15 20 25 30 35 8102098-4 i - 28 Patentkrav l. Metod för behandling av ett cellulosahaltigt material, varvid man kontinuerligt inför det cellulosahaltiga ma- terialet tillsammans med en reagenslösning i en arbets- kamare och upprepade gånger mekanisktpressar ihop mate- rialet genom samverkan mellan en inre och en yttre ar- betskropp, vilka bringas att röra sig i förhållande till varandra, varvid den yttre arbetskroppen innesluter den inre och i kombination med denna avgränsar den nämnda ar- betskammaren, k ä n n e t e c k n a d av att den upp- repade mekaniska hoppressningen av materialet åstadkom- mes genom att man ger en av arbetskropparna en svängande rörelse och låter den rulla över den andra arbetskroppen med ett mellanliggande lager av det material, som är un- der behandling, varvid svängningsrörelsen och rullningen framkallas genom roteringen av en massa, som är i obalans 1 förhållande till rotationsaxeln och kopplad till en av arbetskropparna på sådant sätt, att den kan rotera.

2. Anordning för genomförande av metoden enligt krav l, innefattande en kåpa, en inne i kåpan anordnad rotor, vilken i kombination med denna bildar en arbetskammare, en anordning för kontinuerlig påfyllning av det material, som skall behandlas, tillsammans med en reagenslösning i ovannämnda arbetskammare, en drivaxel och dess drivhjul, å av att rotorn (H) ar ciiiverkad i form av en rotationskropp, vars yta till en del år av- k ä n n e t e c_k n a d sedd för den upprepade mekaniska hoppressningen av mate- rialet, som behandlas, medan en obalanserad massa (8) är anordnad på drivakeln (7) och axeln (7) som sådan är roterbart förbunden med rotorn (N) eller kåpan (1). k ä n n e t e c k n a d av att drivaxeln (7) med den obalanserade massan (8) är

3. Anordning enligt krav 2, monterad på bärlager (15) inne i rotorn (U) som är för- bunden med kåpan (l) via en sfärisk led (lä), varvid den 10 15 eo 25 -W 210209:-4 29 yttre sidoytan (ll) på rotorn (Å) är utformad för upp- repad mekanisk hoppressning av det material, som är un- der behandling. ' H.

4. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att drivaxeln (7) med den obalanserade massan (8) är monterad på bärlager (15) i ett hölje (16), som är stelt förbunden med kåpan (1), och att rotorn (H) är tillverkad i form av en ihålig cylinder, som är anordnad inne i kåpan (1) för att kunna rotera fritt och vara rörlig i radiell riktning, varvid den yttre sidoytan (ll) på rotorn (U) är utformad för upprepad mekanisk hoppressning av materialet, som är under behandling.

5. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att rotorn (N) är tillverkad i form av en ihålig halvsfär med kanterna utâtböjda, att rotorn (U) är stelt förbunden med anordningen (6) för påfyllning av det ma- terial, som skall behandlas, tillsammans med reagens- lösningen i arbetskammaren (5), att kåpan (1) är för- sedd med en botten (19) och ett stoppelement (21) för rotorn (U) och att drivaxeln (7) är tillverkad ihålig och monterad på bärlager (15) på den nämnda påfyll- ningsanordningen (6), varvid de utåtböjda kanterna (18) på halvsfären är utformade för upprepad mekanisk hop- pressning av det material, som är under behandling.