SE461472B - Lignocellulosamaterial med arkstruktur foer torrdesintegrering och foerfarande foer framstaellning daerav - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 461 472 möjliga kvalitet i slutprodukten krävs. att massan håller en relativt hög andel långa fibrer. Lämpligt lignocellulosa- material för sådana massor är exempelvis kemiska massor framställda av barrved. Under senare år har en variant av kemimekanisk massa, s.k. kemitermomekanisk massa (CTMP), baserad på barrved visat sig speciellt användbar för fram- ställning av absorptionsprodukter och vissa typer av kartong.

Efter massans framställning tas den upp på en torkmaskin för bildning av en kontinuerlig våtformad massabana. Van- ligtvis är det en starkt utspâdd massasuspension som förs till torkmaskinen- Sålunda uppgår koncentrationen av massa till 0.5-4% av massasuspensionens totala vikt. Massasuspen- sionen förtjockas på en vira till en torrhalt av 20-30% och föres därefter till ett pressparti där massan avvattnas till en torrhalt av 40-50%. Vid pressningen utsättes massabanan för kraftiga presstryck i flera steg. Massaarkets tjocklek och densitet bestäms av pressningstrycket. Efter press- ningen föres massabanan genom ett torkparti för slutlig torkning till en torrhalt av 85-95%. Den erhållna massabanan kan rullas upp på en relativt grov axel, en s.k. tambourvals för bildning av rullmassa eller skäras upp till ark. vilka i staplad form bildar en massabal. Ark- eller rullmassa till- verkad av exempelvis CTMP, har en densitet av 300-380 kg/m3. Vid framställning av flingtorkad massa defibreras massabanan efter presspartiet till små flingor vilka med en fläkt blåses till en tork. De torkade flingorna pressas till plattor. vilkas tjocklek kan variera från ca. 10 cm upp till ca. 20 cm. Dessa plattor har en densitet av 600-800 kg/m3.

Hos konverteraren, som använder massan, t.ex. för fram- ställning av absorptionsprodukter, desintegreras massan till fluff, vilken produkt kan liknas vid bomullsvadd. Desinteg- reringen utföres i olika typer av hammarkvarnar eller skiv- raffinörer. Av praktiska skäl föredrar konverteraren att använda rullmassa. som kontinuerligt matas in i en hammar- kvarn. Den desintegrerade massan blâses till en torrform- 10 15 20 25 3 461 472 ningsstation för formering av olika slutprodukter, såsom *exempelvis mjukpapper eller blöjor.

Ur tillverkarens och köparens synpunkt är det önskvärt, att de använda massorna har så hög densitet som möjligt där- för, att volymen massa per viktsenhet då minskar. Detta är viktigt med hänsyn tagen till fraktkostnaden och det är som ovan nämnts känt att höja ett massaarks densitet genom att före torkningen kraftigt pressa den våta massan.

Tekniska problemet Det har visat sig. att kraftig pressning av våt massa resulterar i hårda ark, vilka blir svåra att fullständigt desintegrera till fluff. I att åstadkomma fluff med hög kvalitet, dvs. med låg mängd icke sönderdelat material, försöker man att utföra desintegreringen så effek- tivt som möjligt. intensifieras stiger emellertid risken för fiberförkortning, strävan efter I och med att den mekaniska bearbetningen dvs. att fibrer avskäres till kortare längd än den ursprung- liga, vilket sänker fluffens kvalitet, ger olämpligt hög densitet och även försämrad arbetsmiljö i form av ökad dammbildning. Fiberförkortningen leder dessutom till sämre bruksegenskaper i slutprodukten. Vid användning 1 blöjor erhålles dessutom sämre absorptionskapacitet. dvs.

Till nämnda problem med för hårt pressade massaark kom- mer dessutom den högre elenergiförbrukning som erfordras för att desintegrera massaarket till fluff. hårdhet tillsättes uppslagbarheten genom att För att minska de pressade arkens dyrbara kemikalier, vilka minska antalet vätebindningar, vilka uppstår mellan fibrerna vid massaarkets torkning och lagring. ökar 10 15 20 30 461 472 Beskrivning av uppfinningen Losningen Vid tillämpning av föreliggande uppfinning löses ovan beskrivna problem. I enlighet härmed avser uppfinningen ett lignocellulosamaterial, tillhörande massor av typen kemi- mekanisk massa, slipmassa eller raffinörmassa med låg densi- tet, med arkstruktur och förbättrade egenskaper vid torrdes- integrering i hammarkvarn, avsett för framställning av densitet standardmetoden absorptionsmaterial, kännetecknat av en 4oo-s7s kg/m3 SCAN-P7:75 och en uppslagbarhet räknad såsom elenergiåtgång vid desintegrering av materialet i hammarkvarn av mellan 30 och 60 kwh/ton massa, företrädesvis 35-50 kWh/ton massa.

Lignocellulosamaterialet har efter desintegreringen en bulk av 15-23 cms/g uppmätt enligt standardmetoden SCAN-C 33:80. och en nätverksstyrka av 2.80-4.50 N. Uppfinningen avser också ett förfarande för att i samband med torkning av en kontinuerlig av lignocellulosamaterial vâtformerad massa- bana framställa en arkstruktur, i torrt tillstånd, varvid den vâtformerade massabanan först pressas till en torrhalt inom intervallet 40-50% och där- inom omrâdet uppmätt enligt som är lätt att desintegrera efter torkas till en torrhalt inom intervallet 85-95%, kännetecknat därav. att den kontinuerliga vâtformerade massabanan i huvudsak _oförändrad torrhalt vid en torrhalt inom intervallet 85-95% komprimeras vid ett presstryck motsvarande ett linjetryck inom intervallet 30-300 kN/m.

Företrädesvis hâlles linjetrycket inom intervallet 50-200 kN/m. Genom förfarandet erhålls en produkt med förhöjd densitet men som i förhållande till den förhöjda densiteten ändå är lätt att desintegrera. Den önskvärda komprimeringen âstadkommes enklast genom att 1 en valspress låta massabanan passera igenom ett eller tillverkade av hårt material. Det är flera valspar också möjligt 10 15 20 25 30 461 472 att använda annan pressapparatur, böjliga, tillverkning av spånplattor. behandlas massabanan till högre densitet. exempelvis bandpressar med konvergerande dubbelplåtar, som bl.a. används vid I speciella fall kan massabanan även med värme i samband med komprimering av Oavsett av den apparatur som skall Enligt uppfinningen användes för komprimeringen enligt uppfinningen, massans densitet höjas med minst 10%. resulterar komprimeringen endast i ringa ändring av massans torrhalt. Således uppgår höjningen av massans torrhalt till högst 2%.

Lämplig densitet pâ det komprimerade materialet är 400- -900 kg/ms.

Efter komprimering av massabanan till högre densitet är det särskilt lämpligt att rulla upp den behandlade massa- jumborulle. banan på en tambourvals, varvid erhålls en s.k.

Jumborullen kan sedan omrullas och uppskäras till mindre rullar, vilka blir lätta att hantera för konverteraren.

Den kontinuerligt komprimerade massabanan kan också skä- ras upp i ark. vilka i staplad form bildar en massabal.

Fördelar Vid tillämpning av föreliggande uppfinning erhålles en produkt av lignocellulosamaterial i ark- eller rullform som är relativt lätt att desintegrera i förhållande till sin förhöjda densitet. väsentligt mera kompakt massabal eller rulle än vid känd teknik. Detta medför en lägre fraktkostnad. Särskilt fördel- aktig blir fraktkostnad vid bâttransport, eftersom denna typ av transport är mindre känslig för vikten och det dessutom är fördelaktigt att så effektivt som möj- ligt fylla fartyget med gods.

Genom den högre densiteten erhålls en besparingen 1 att vid bibehållen volym på blir konverterarens arbete En ytterligare fördel är, rullmassan eller på massabalen, med att mata massan till produktionslinjen mindre intensivt, eftersom varje enhet innehåller viktsmässigt mera massa. 10 15 20 25 30 46? 472 Figurbeskrivning Figur l'visar ett enkelt blockschema för framställning av ark- och rullmassa enligt känd teknik medan Figur 2 utgör ett blockschema över förfarandet enligt uppfinningen. Figur 3 visar ett blockschema över en variant av förfarandet en- ligt uppfinningen.

Bästa utföringsform Vid den kända tekniken ledes en suspension bestående av exempelvis högutbytesmassa av kemimekanisk typ och vatten till en upptagnings- och torkmaskin, visad i Figur l. Massa- koncentrationen uppgår till 0.5-5%, dvs. på l del massa går det 20-200 delar vatten. Det âr således stora vattenmängder som måste bortföras för att en torr massabana skall erhål- las. Massasuspensionen föres från ett bufferttorn l genom en ledning 2 till en inloppslâda 3 som utgör första delen av en (se Figur 1)- Det finns ett flertal skilda typer av inloppslådor. upptagnings- och torkmaskin Således finns det enkla inloppslâdor som formar ett enda skikt av massa. Dessutom finns det mera sofistikerade in- lopps- och matningsanordningar. vilka formerar flera lager av massaskikt. Vid användning av sådan flerskiktsformering är det möjligt att formera en massabana innehållande olika massatyper i varje skikt.

Från inloppslâdan 3 appliceras massasuspensionen direkt på ett ändlöst kontinuerligt arbetande viraparti 4. hastighet varierar frân 30 m/minut upp 200 m/minut beroende på massabanans tjocklek. Hastigheten kan höjas med arktjocklek. Hassabanans ytvikt varierar vanligtvis från 400 g/m2 upp till 1 000 g/m2.

Viran avskiljer vatten från massafibrerna. Vid slutet av virapartiet har så mycket vatten avlâgsnats, att massakon- centrationen (mk) uppgår till 20-35%. För att ytterligare höja massabanans torrhalt utsättes den för mekanisk avvatt- ning genom pressning mellan ett eller flera valspar 5-7.

VIIêIIS vanligtvis till sjunkande 10 15 20 25 30 7 461 472 vilka är tillverkade av hårt material. Efter pressningen har torrhalten drivits upp till en nivå av 40-50%. tjocklek bestäms i efterföljande tjocklek. Vissa massor har dock en viss förmåga att försöka återta en friare och mera bulkig form, dvs. en benägenhet att sträva mot låg densitet. Ett exempel på en Massabanans stor utsträckning av pressningen. Vid ett torkparti 8 fixeras torkning i denna sådan massa har massa. som ger extremt låg densitet utgör en variant av högutbytesmassa. nämligen s.k. kemitermomekanisk massa (CTMP). vilken har en densitet av 300-380 kg/ms. Kemisk massa har vanligen en densitet av 500-750 kg/ma.

I torkpartiet 8 torkas massabanan till en torrhalt av 85-95% genom att låta massabanan passera mellan ett antal olja eller elek- Massabanan kan även vara luftburen och torkas med cylindrar, hetvatten, tricitet. het luft. staplas till balar eller också rullas massabanan upp på en relativt grov axel. s.k. tambourvals. Den erhållna s.k. jumborullen skärs därefter upp och rullas om till rullar av mindre bredd. eller med plastfilm för att skydda godset under transporten till tillverkar blöjor, och den fria vilka värms med ånga, Massabanan skäres sedan antingen upp i ark som Balar och rullar emballeras med tjockt papper konverteraren. Hos en konverterare. som exempelvis placeras rullmassan i ett speciellt ställ till en vilken produkt änden av rullen ledes vanligtvis hammarkvarn, för desintegrering till fluff, kan liknas vid bomullsvadd.

Exempel l I en massafabrik, där CTMP avsedd för blöjtillverkning framställes, tillverkades rullar av CTMP enligt känd teknik.

Härvid fördes peroxidblekt och med vatten utspädd CTMP, med en freeness enligt standardmetoden SCAN-C2l:65, av 650 ml CSF (Canadian in i en ledning 2, (se Figur 1), ett viraparti 4.

Standard Freeness), till en inloppslâda 3, varefter massan togs upp på Massasuspensionens massakoncentration (mk) 10 15 20 25 461 472 uppgick till l.2% 1 inloppslådan och höjdes genom avvatt- ningen pâ viran till 26%. Massabanan pressades därefter i tre steg 5, 6 och 7. Efter första pressteget blev torrhalten 34%, efter andra pressteget 40% och efter tredje pressteget 44%. Hassan torkades sedan till en torrhalt av 91% och rullades upp på en tambourvals. Den erhållna jumborullen uppskars till mindre och smalare rullar. Prover uttogs från jumborullen för analys av massans egenskaper, vilka samman- ställts i tabell l.

Vid tillämpning av föreliggande uppfinning förfor man pâ samma sätt som ovan t.o.m. torkningen, dvs. t.o.m. torkpar- tiet 8. Därefter fördes den torra massabanan (se Figur 2) till ett kontinuerligt arbetande pressparti 9,10. Presspar- tiet bestod av tvâ valspar 9 resp. 10 tillverkade av stål.

Trycket på massabanan av respektive valspar 9 och 10 regle- rades med hjälp av hydraulik. Vid försöket uppmättes ett linjetryck av 80 kN/m vid massans passage genom både det första 9 och det andra valsparet 10. Massans torrhalt var före passagen genom valsparen 9 och 10 9l.l% och efter passagen 9l.3%. Efter pressningen fördes massabanan till en tambourvals den erhållna jumborullen framställdes smalare och mindre rullar för leverans till Från jumborullen uttogs prover för analys vars resultat sammanställts i tabell 1.

En jämförelse mellan rullarna visade att de enligt upp- finningen framställda rullarna hade markant mindre diameter framställda enligt känd teknik. flera rullar visade, för upprullning. Av kunder, t.ex. konverterare. än rullarna Mätningar av att de enligt uppfinningen framställda rullarnas diameter var i genomsnitt ca. 25% mindre.

Tabell l Hassaarkets egenskaper Känd teknik Enligt gpgfinninggg _ 2 Ytvlkt, g/m 661 653 Tjocklek, nm 2.01 1.49 Densitet, kg/nä 328 445 10 15 20 9 461 472 Som framgår av resultaten, har det med förfarandet enligt uppfinningen varit möjligt att väsentligt minska massaarkets tjocklek. Effekten på massans densitet är överraskande stor och ökningen. uttryckt i relativa procent. är omkring 35%.

Med tanke på att massabanan komprimerats i torrt tillstånd och vid en hastighet av 58 m/minut, ningsvärt bra.

Rullar framställda på ovan beskrivet sätt med en bredd av 280 mm transporterades till en blöjfabrik, där de desin- tegrerades till fluff i en hammarkvarn. Härvid visade det att elenergiförbrukningen för uppslagningsarbetet blev är resultatet anmärk- sig, lägre för rullmassan enligt uppfinningen. Sålunda beräknades den specifika elenergiförbrukningen i hammarkvarnen uppgå till 43 kWh/ton vid desintegrering av rullmassa tillverkad enligt uppfinningen, medan rullmassan som tillverkades en- ligt känd teknik erfordrade 58 kWh/ton. Resultatet är mycket överraskande mot bakgrund av att den fluffmassa, som till- verkades enligt uppfinningen hade väsentligt högre densitet än den enligt känd teknik framställda.

A Av de båda massorna uttogs prover, vilka analyserades enligt standardmetoden SCAN-C 33:80 m.a.p.

Resultaten har sammanställts i för absorptions- ändamål viktiga egenskaper. tabell 2.

Tabell 2 Fluffad massas egenskaper Känd teknik Enligt uppfinningen 3 Bulk cm /g 17.9 17.8 Absorptionstid, sek. 9.5 9.4 Absorptionskapacitet, 9/g 9.6 9.6 Nätverksstyrka, N 3.01 3.02 10 15 20 25 30 10 461 472 Av värdena i tabell 2 framgår. att de båda massorna hade i huvudsak likadana egenskaper ifråga om framställning av ab- sorptionsprodukter, trots att den enligt uppfinningen fram- ställda massan hade väsentligt högre densitet och krävde något lägre elenergiinsats.

Exempel 2 Vid ett ytterligare försök i enlighet med uppfinningen utprovades möjligheten av att pressa våt massabana till en, relativt Exempel l, lägre torrhalt, efter det tredje press- steget dvs. lägre än 44% och därigenom erhålla en, relativt Exempel 1, lägre densitet, hos massan före torkningen.

Massabanan pressades så, att den vid första pressteget er- höll en torrhalt av 34%, efter 'andra pressteget 38% och efter tredje pressteget 41%. Massabanan torkades sedan till en torrhalt av 91% och komprimerades därefter enligt uppfin- ningen till en högre densitet. Detta något modifierade för- farande visade sig ge samma resultat som tidigare försök enligt Exempel 1. Ett undantag utgjorde emellertid elenergi- förbrukningen vid massans konvertering till fluff. Sålunda erhölls en specifik elenergiförbrukning som uppgick till endast 39 kwh/ton, dvs. 19 kWh/ton lägre än vid desinteg- rering av konventionellt framställd rullmassa.

Exempel 3 _ I en slipmassefabrik framställdes långfibrig granmassa erhâllen genom en sådan fraktionering som beskrives i ameri- kanska patentskriften 4,562,969. Den fraktionerade massan fylldes i en container och transporterades till CTMP-fabri- ken enligt Exempel 2. På konventionellt sätt upplöstes massan i en pulper (ej visad i Figuren) och späddes därefter med vatten så, att en massakoncentration av l.2% erhölls.

Massasuspensionen fördes in i en ledning 2, (se Figur l), och därefter till en inloppslâda 3 samt upptogs på en Vira 4. Genom avvattningen på viran erhölls en höjning av massa- koncentrationen (mk) till 26%. Massabanan pressades därefter I) 20 25 11 461 472 i tre steg. Efter första pressteget blev torrhalten 33%, efter andra pressteget 40% och efter tredje pressteget 43%.

Massabanan torkades därefter till en torrhalt av 91% och rullades upp på en tambourvals. Prover uttogs för analys av massans egenskaper. Resultaten har sammanställts i Tabell 3.

I enlighet med uppfinningen gjordes ett ytterligare för- sök varvid massan pressades i tre steg till en torrhalt av 44%. Efter partiell torkning i ett torkparti 8 till en torr- halt av 63% fördes massabanan (se Figur 3) till ett kontinu- erligt arbetande pressparti 9, 10 för komprimering av massa- Presspartiet bestod av dubbla valspar tillverkade av Trycket på massabanan av respektive valspar 9 och 10 Vid försöket uppmättes banan. stål. reglerades med hjälp av hydraulik. ett linjetryck av 80 kN/m vid massans passage genom det för- sta valsparet 9 och ett linjetryck av 120 kN/m vid passagen genom det andra valsparet 10. Någon förändring av massans torrhalt kunde inte påvisas. Den enligt uppfinningen kompri- merade massan torkades ytterligare i ett andra torkparti ll till en torrhalt av 9l.3%. för Därefter fördes massabanan till en tambourvals erhållen jumborulle framställdes smalare och mindre rullar för leverans till upprullning. Av kunder t.ex. konverterare.

Från jumborullen uttogs prover för analyser, vars resul- tat har sammanställts 1 Tabell 3.

En jämförelse mellan rullarna visade, att de enligt upp- finningen framställda rullarna hade markant mindre diameter än de rullar som framställts enligt känd teknik. Hätningar av flera rullar visade, att de enligt uppfinningen fram- ställda rullarnas diameter var 1 genomsnitt ca. 30% mindre.

Tabell 3 Hassaarkets egenskaper Känd teknik Enligt uppfinningen Ytvikt, 9/m2 650 649 Tjocklek. mn 1.80 1.24 nensitez, kg/ma 361 523 10 15 20 25 12 461 472 Som framgår av resultaten, har det vid förfarandet enligt uppfinningen varit möjligt att väsentligt minska massaarkets tjocklek. Effekten på massans densitet är överraskande stor och den erhållna densitetsökningen uttryckt i relativ pro- cent, uppgår till omkring 45%. Med tanke pâ att massabanan komprimerats i torrt tillstånd och vid en hastighet av 58 m/minut, är resultatet anmärkningsvärt bra.

Rullmassor med en bredd av 280 mm transporterades till en fabrik för blöjtillverkning och desintegrerades till fluff 1 en hammarkvarn. Härvid visade det sig. att elenergi- förbrukningen för desintegreringen blev lägre för rullmassan enligt uppfinningen. Sålunda beräknades den specifika el- energiförbrukningen uppgå till 41 kwh/ton vid desintegrering av rullmassa enligt uppfinningen, medan den rullmassa som tillverkats enligt känd teknik erfordrade 56 kWh/ton. Resul- tatet är mycket överraskande mot bakgrunden av att rull- massan enligt uppfinningen hade väsentligt högre densitet än rullmassan enligt känd teknik.

Av fluffmassan enligt uppfinningen uttogs prover vilka analyserades enligt standardmetoden SCAN-C 33:80 m.a.p. absorptionsändamâl viktiga egenskaper. manställts i tabell 4. för Resultaten har sam- Tabell 4 Fluffad massas egenskaper Känd teknik Enligt gpfinninggn 3 Bulk cm lg 18.0 18.0 Absorptionstid, sek. 6.0 5.8 Absorpticnskapacitet. 9/9 10.1 10.1 Nåtverksstyrka, N 3.51 3.46 Av värdena i tabell 4 framgår, att det inte är någon skill- nad mellan de provade rullmassorna ifråga om undersökta egenskaper.

Claims (6)

10 15 20 25 13 461 472 PATENTKRAV tillhörande kemitermomekanisk massa.

1. Lignocellulosamaterial, massor av typen slipmassa eller raffinörmassa med låg densitet, med arkstruktur och förbätt- kemimekanisk massa, rade egenskaper vid torrdesintegrering 1 hammarkvarn, avsett för framställning av absorptionsmaterial, k ä n n e - t e c k n a t av en densitet inom omrâdet 400-575 kg/m3 uppmätt enligt standardmetoden SCAN-P7:75 och en uppslagbar- het räknad såsom elenergiâtgâng vid desintegrering av mate- rialet i hammarkvarn av mellan 30 och 60 kWh/ton massa, företrädesvis 35-50 kWh/ton massa, och av att det efter des- integrering har en bulk av 15-23 cma/g uppmätt enligt SCAN-C 33:80, standardmetoden och en 2.80-4.50 N. nätverksstyrka av

2. Förfarande för framställning av en kontinuerlig av lig- nocellulosamaterial vâtformerad massabana med arkstruktur, som är lätt att desintegrera i torrt tillstånd, varvid den våtformerade massabanan först pressas till en torrhalt inom intervallet 40-50% och därefter torkas till en torrhalt inom intervallet 85-95%, k ä n n e t e c k n a t kontinuerliga vâtformerade massabanan vid en torrhalt inom därav. att den intervallet 85-95% och vid ett presstryck motsvarande ett linjetryck inom intervallet 30-300 kN/m komprimeras mellan ett eller flera valspar eller 1 en bandpress varvid massa- banans densitet höjes med minst 10% under samtidigt bibe- hållande av god uppslagbarhet.

3. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att linjetrycket är 50-200 kN/m. 10 461 472 14

4. Förfarande enligt något av kraven 2-3, k ä n n e - t e c k n a t att massans densitet med komprime- ringen bríngas att ligga inom området från 400 kg/ms till soo kg/m3. därav,

5. Förfarande enligt något av kraven 2-4, k ä n n e t e c k- n a t därav, att massans torrhalt höjes max. 2% vid komprimeringen av massan till högre densitet.

6. förfarande enligt något av kraven 2-5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att massan värmes under eller efter komprimeringen.