SE510280C2 - Beredning av träspån - Google Patents

Description

::m 510 280 2 Energiåtgången vid raffinering är avsevärd, samtidigt som raffineiingen är ett mycket icke-selektivt sätt att bearbeta fibrema. Vid mer långvarig raffinering sker en oönskad fiberförkortning. Det oaktat måste raffineringen drivas i en viss omfattning för att säkerställa att huvuddelen av fibrerna friläggs och flexibiliseras i tillräcklig utsträckning.

En speciell egenskap hos ñberråvaran har fått större betydelse i och med övergången till mekanisk massaframställning. Detta är det, att träfibrerna, vilka kan uppdelas i tunnväggiga och tjockväggiga, s k vårvedsfibrer och sommarvedsfibrer, skiljer sig mycket med avseende på sina mekaniska egenskaper. De tjockväggiga fibrema i sommar-veden motstår kraftig belastning i sin tvärriktning, medan vårvedens ñbrer ger efter för ringa påfrestningar. Sommarveden har förmåga att motstå mer än 10 gånger större belastning än vårveden. All icke-selektiv behandling av fibrema leder därför till mer eller mindre oönskade resultat. Vid raffinering i den utsträckning som fordras för att flexibilisera sommarvedens fibrer reduceras vårvedens fibrer i alltför stor utsträckning till fines, vilket leder till sämre avvattningsegenskaper hos massan och svagare papper. Vid mildare bearbetning kvarstår istället sommarvedens ñbrer med oförminskad styvhet, vilket leder till ojämnheter i pappersytan och svagare papper.

Träfibremas längd och axiella styrka (både drag- och kompressionsstyrka) bör sannolikt bevaras i största möjliga utsträckning. Fibems transversella styrka bör dock minskas så att fibem får en större kollapsbenägenhet. Alternativt bör fibrerna deformeras irreversibelt så att de blir plattare. En kollapsad fiber har en väsentligt lägre böjstyvhet, eftersom dess yttröghetsmoment är mycket lägre. Den lägre böjstyvheten gör att fibern bättre anpassar sig till omgivande fibrer. Det gör att antalet kontaktpunkter mellan fibrema i papperet ökar och att papperets densitet ökar. En kollapsad fiber är dessutom bredare och därigenom ökar arean av kontaktytan med andra fibrer.

Försök med valsning av träflis i syfte att reducera energiförbrukningen vid mekanisk massaframställning har visat sig ge ringa effekt. Detta beror på att de svagare fibrerna i vårveden sammanpressas först och fungerar som en deformationsupptagare som skyddar sommarvedens starkare fibrer.

Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning avser att tillhandahålla ett nytt förfarande för beredning av finfördelad råvara för framställning av mekanisk massa. Redan vid ñnfördelningen av vedråvaran till spån enligt uppfinningen utsätts veden för sådana påfrestningar tvärs fiberriktningen att sommarvedens fibrer deformeras irreversibelt. På så sätt uppnår man en 10 15 20 30 510 280 3 jämnare massa vid raffineringen. Den överarbetning av vårveden som tidigare varit gängse kan nu undvikas. Samtidigt minskar energiåtgången vid raffineringen. En skonsammare raffinering innebär också mindre grad av fiberklippning, vilket leder till en pappersmassa med större genomsnittlig fiberlångd och därmed papper med bättre hállfasthet.

Utmärkande för förfarandet enligt uppfinningen är att man åstadkommer irreversi- bel deformering av vedens fibrer i fibremas tvärriktning. Företrädesvis åstadkommes den irreversibla deformeringen av ñbrema i deras tvärriktning väsentligen utan åtföljande fiberförkortning.

Den irreversibla deformeringen av fibrerna i deras tvärriktiiing enligt uppfin- ningen innefattar en väsentlig deformering av företrädesvis sommarvedens fibrer. Detta åstadkommes t ex medelst skärande bearbetning av veden, varvid skärverktyget/-verktygen är anordnade så, att skärverktygets/-verktygens egg/eggar är i huvudsak parallell/parallella till fibrernas längdriktning och att den kombination av skjuvkraft och komprimerande kraft som åstadkommes vid bearbetningen verkar väsentligen vinkelrätt till fibrernas längd- riktning.

Lämpligen är skärverktyget/-verktygen anordnade så att spänvinkeln är mindre än ca 60°, lämpligen från ca 2° till ca 30° och mest lämpligen ca 5”. Vidare är skärverkty- get/-verktygen lämpligen anordnade så att en spåntjocklek lämpligen i intervallet 0,1 till 2,0 mm, företrädesvis ca 0,2 mm åstadkommes. Vid större skärcljup omfattar spänan både sommarved och vårved, van/id främst den svagare vårveden deformeras. Naturligtvis kan skärdjupet anpassas till träråvaran och eventuella art- eller växtplatsspecifika variationer i ärsringamas bredd.

Den irreversibla deformeringen av fibrerna i deras tväriiktning enligt uppfin- ningen kan även åstadkommas medelst annan mekanisk bearbetning såsom t ex pressning eller valsning av tillräckligt tunna spån eller sådan bearbetning i kombination med för- farandet enligt föregående.

Föreliggande uppfinning innefattar även en anordning för irreversibel deformering av träfibrer i deras tväriiktning enligt föregående. En sådan anordning kan t ex för- verkligas genom ombyggnad av en befintlig anordning för beredning av träflis, genom att spånvinkel och skärdjup inställes till värden, vilka avsevärt skiljer sig från vad som konventionellt tillämpas inom området.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar schematiskt ett skärande verktyg anordnat väsentligen parallellt med 10 15 20 io 510 280 fiberriktningen, och fig. 2 visar ett elektronmikroskopfotografi av ett fibertvärsnitt i odeformerad ved (A) samt i spån som framställts enligt uppfinningen (B).

Beskrivning av lämpliga utföringsfonner I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hjälp av lämpliga utförings- former oc_h med hänvisning till fig. l. Enligt en lämplig utföringsform av uppfinningen bearbetas vedråvaran 1, vilken lämpligen tillhandahâlles i form av barkade stockar, med ett eller flera skärande verktyg 2, anordnade så att spånvinkeln 3 är mindre än ca 60°. lämpligen är spânvinkeln i intervallet 2 till 30°, mest lämpligen 5°. Även en ringa negativ spånvinkel möjlig, d v s ett anordnande av verktyget så, att vinkeln mellan det skärande verktyget och vedråvaran i verktygets rörelseriktning 4 är mindre än 90°.

Vid bearbetning av träravaran enligt förfarandet enligt uppfinningen är det eller de skärande verktyget/verktygen anordnat/anordnade sä, att spånorna 5 som bildas har en tjocklek i intervallet 0,1 till 2,0 mm, lämpligen ca 0,2 mm. På så sätt säkerställes att spånan inte innefattar ett så stort antal skikt, av omväxlande vår- och sommarved, att värveden fungerar som en deformationsupptagare och upptar all deformering medan sommarveden undgär att deformeras. I Vedråvarans egenskaper, så som temperatur och fuktighet, påverkar resultatet av bearbetningen. En fackman kan inom ramen för uppfinningen enkelt optimera vedens egenskaper eller genom optimering av bearbetningsförfarandet, beakta dessa egenskaper.

Förutom skärdjup och spânvinkel kan skärhastighet och det skärande verktygets exakta utformning samt friktionskoefficienten mellan kniven och veden varieras inom ramen för föreliggande uppfinning.

Exempel Vid försök i liten skala framställdes spånor av svensk grarived genom att ett trästycke med längden 2 cm spändes fast i en svarv. Veden hade en fulnhalt om ca 40 %, vilket motsvarar ved som används industriellt. Ett skärande verktyg anbringades till det roterande vedstycket så att spånvinkel och skärdjup kunde varieras. Periferihastigheten var 2 till 6 m/s. Vad gäller spänvinkeln så visade det sig att man uppnådde kraftig och irreversibel deformering av sommarvedsfibrerna inom hela intervallet från ca 0 till 30°.

Proverna undersöktes med elektronmikroskop och somman/edsfibrerna visade sig vara höggradigt deformerade. Se fig. 2. Fibremas tillstånd motsvarade det som vanligen kan iakttas först efter raffineringssteget. lnom det tidigare nämnda intervallet visade sig en 510 280 5 spånvínkel om ca 5° vara lämpligast under de rådande Fórsöksbetingelserna.

Bearbetning vid skärdjup inom intervallet 0,1 till 0,7 mm undersöktes. Till- fredsstâllande resultat erhölls inom hela detta intervall.

Fastän uppfinningen har beskrivits med avseende på lämpliga utföringsformer, vilka utgör de lâmpligaste utföringsformema som uppflnnaren för närvarande känner till, skall det förstås, att olika förändringar och modifikationer, självklara för fackmannen, kan utföras utan att man avviker från uppfinningens ram som anges av bifogade patentkrav.

Claims (5)

10 510 280 6 Patentkrav

1. l. Förfarande för beredning av träspån som råvara for mekanisk massaframställning, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att vedens fibrer defonneras irreversibelt genom anordnandet av en kraft som verkar väsentligen vinkelrätt till fibremas längdriktning.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att den irreversibla de- forrneringen av fibrerna i deras tväiriktning åstadkommes medelst skärande bearbetning av veden, varvid skärverktyget/-verktygen är anordnade så, att skärverktygets/-verktygens egg/eggar är i huvudsak parallell/parallella till fibrernas längdriktning och att den skjuvkraft som åstadkommes vid bearbetningen verkar väsentligen vinkelrätt till fibremas längdriktning.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att skärverktyget/verkty- gen är anordnade så att spänvinkeln är mindre än ca 60°, lämpligen från ca 2° till ca 30° och mest lärnpligen ca 5°.

4. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att den irreversibla de- formeringen av fibrema i deras tvärriktning åstadkommes medelst annan mekanisk bearbet- ning såsom t ex pressning eller valsning eller sådan bearbetning i kombination med skärande bearbetning enligt krav 2.

5. Anordning for irreversibel deformering av träfibrer i deras tvärriktning, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att anordningen innefattar åtminstone ett skärverktyg for skärande bearbetning av veden, varvid skärverktyget/-verktygen är anordnade så, att skärverktygets/-verktygens egg/eggar är i huvudsak parallell/parallella till fibrernas läng- driktning och att den skjuvkrañ som åstadkommes vid bearbetningen med användning av anordningen verkar väsentligen vinkelrätt till ñbremas längdriktning.