SE530340C2 - Anordning och metod i samband med fiberformning - Google Patents

Description

20 25 530 340 11947 Uppfinningen avser hur man ska kunna förbättra det första fenomenet, flockníng av huvudsakligen små partiklar, som beskrivs ovan.

Vidare har det tidigare använts ozon för avdödning av mikrobiella kulturer, för att bryta ned föroreningar innefattande COD och BOD, för att bleka substanser i slutprodukten.

US patent nr. 4083749 beskriver en metod att framställa ett limmat papper varvid en vattenslainma av massa innehållande ett katjoniskt neutralt limningsmedel eller ett våtark berett av denna, behandlas med ett oxideringsmedel, t.ex. ozon.

Fl 110 683B beskriver en metod som använder ozon för avdödning av mikroorganismer i det inre processvattnet i en pappersfabrik.

I känd teknik har dock inte ozongas använts som retentionstillsats eller som katalysator för andra retentionstillsatser.

Det är ett syfte med uppfinningen att erbjuda en anordning och en metod i vilken bakvattnet och/eller massaslamrnan utsätts för ozongas, varvid ozongasen fungerar som retentionsmedel och som en katalysator för konventionella retentionsmedel, vilket gör flockningen mera effektiv genom att förbättra flockning huvudsakligen enligt det första fenomenet. Ozongasen fungerar således som blekmedel sarntidigt som den sänker BOD- och COD-innehåll och avdödar mikroorganismer.

KORT REDOGÖRELSE ÖVER UPPFINNINGEN Enligt uppfinningen erbjuds det en metod för framställning av tredimensionella, fiberbaserade, formpressade papprodukter, vilka produkter framställs i en produktionsanläggning som innefattar en mäldberedningssektion som innefattar en uppslagare för beredning av en massaslamma, vilken uppslagare är ansluten till en formningssektion, vilken formningssektíon innefattar en formningstank och en formningsenhet, samt en bakvattentank som recirkulerar bakvatten från formningsenheten till mäldberedningssektionen där ozongas blandas in, för att göra flockningen mera effektiv genom ökad aggregation av fina partiklar, i åtminstone en av följ ande positioner: 1) bakvattentanken, 2) mellan bakvattentanken och rnäldberedningssektionen, 3) mäldberedningssektionen, 4) formningstanken, och 5) mellan formningsenheten och bakvattentariken. Produktionsanläggningen innefattar 10 15 20 25 30 35 530 340 11947 vidare en torksektion efter formningssektionen, varvid kondenserat vatten från torkprocessen i torksektionen tillförs till bakvattentanken.

Ytterligare retentionsmedel tillsätts till massaslamman i åtminstone en av följande positioner: 1) mäldberedningssektionen, 2) forinningstanken.

Enligt en utföringsform av uppfinningen blandas ozongas in i en position före tillsatsen av retentionsmedlen. Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen blandas ozongas in i en position som följer efter tillsatsen av retentionsmedlen och/eller i samband med retentionsmedlen.

Enligt en ytterligare utföringsfonn av uppfinningen tillsätts det limningsmedel till massaslamman och ozongasen blandas in i en position före tillsatsen av limningsmedlen.

Enligt uppfinningen är det vidare anordnat en produktionsanläggning innefattande en mäldberedningssektion innefattande en uppslagare för beredning av en massaslamma, vilken uppslagare är ansluten till en formningssektion, vilken formningssektion innefattar en formningstank och en forinningsenhet, samt en bakvattentank som är anordnad att recirkulera bakvatten från formningssektionen till mäldberedningssektionen, varvid medlen för tillsättning av ozon är anordnade i åtminstone en av följande positioner: 1) bakvattentanken, 2) mellan bakvattentanken och mäldberedningssektionen, och 3) mellan formningsenheten och bakvattentanken.

Enligt ytterligare utföringsformer av uppfinningen är det dessutom anordnat medel för tillsats av ozon i åtminstone en av följande positioner: 4) mäldberedningssektionen, 5) formningstanken.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i större detalj genom olika utföringsformer därav med hänvisning till de bilagda figurerna i vilka identiska sifferhäiivisningar har använts i de olika figurerna för att beteckna motsvarande komponenter.

F ig. 1 illustrerar schematiskt material- och vattenflöden vid framställningen av formpressade tredimensionella massaobjekt, och 10 15 20 25 30 35 530 340 l 1947 Fig. 2 visar en utföringsforin av inblandningen av ozongas i en tank som innehåller en fluid, och F ig. 3a visar ett diagram över substanserna i bakvattnet då ozongas och retentionskemikalier har tillsats till massaslamrnan före ett formningssteg, Fig. 3b visar ett diagram över substanserna i bakvattnet då ozongas och retentionskemikalier har tillsats till massaslamman före ett formningssteg.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. 1 illustrerar schematiskt material- och vattenflöden vid framställningen av formpressade tredimensionella massaobjekt. Till vänster i F ig. 1 indikeras det en mäldberedningssektion 1 i vilken en massaslamma i ett eller flera steg blandas av massa och vatten och i vilken det tillsätts olika kemiska tillsatsmedel, varvid massaslamman från mäldberedningssektionen 1 tillförs till formningssektionen 3 och ger en tredimensionell formpressad papprodukt, vilken produkt torkas i den följande torksektionen 4, varefter den torkade produkten kan utsättas för efterbehandlingar.

Mera i detalj blandas, i mäldberedningssteget 1, massa 6 och vatten som tillförs genom den första bakvattenledningen 8 från bakvattentanken 5, i uppslagaren 19 för att bilda en massaslamma, t.ex. en massaslamma med en massakoncentration av 4 vikt-%. Massan tillförs företrädesvis genom massabalar som slås upp och löses upp i vatten. Den använda massan är företrädesvis kemiterrnomekanisk massa (CTMP), men även annan massa än CTMP är tänkbar. CTMP är en föredragen massa i detta sammanhang, eftersom det är relativt lätt att avvattna en massaslamma baserad på CTMP. Den blandade massaslamman föres därefter via en första tillförselsledning 9 till lagringstanken 10. Färskvatten 7 kan användas för att göra ren uppslagaren 19, vilket vatten därefter tillförs till lagringstanken 10 för att ytterligare späda ut massaslamman, t.ex. till en massakoncentration av 3 vikt-%. 1 lagringstanken 10 kan massaslamman hållas i rörelse medelst en ornrörare för att undvika flockning enligt det andra fenomenet, dvs. aggregation av större grupper. Massaslamman förs därefter via den andra tillförselsledningen 12 till maskintanken 14. Bakvatten förs också via den andra bakvattenledningen 11 från bakvattentanken 5 till den andra tillförselsledningen 12 för att ytterligare späda ut massaslamman, t.ex. till en massakoncentration av 1,5 vikt-%. I maskintanken 14 kan massaslamman hållas i rörelse medelst en ornrörare för att undvika flockning enligt det andra fenomenet. Massaslamman förs därefter via den tredje tillförselsledningen 15 till formningstanken 16 i formningssektionen 2. Bakvatten törs också via den tredje bakvattenledningen 13 från bakvattentanken 5 till den tredje 10 15 20 25 30 35 530 340 11947 tillförselsledningen 15 för att ytterligare späda ut massaslamman, t.ex. till en massakoncentration av 0,5 vikt-%.

Ett första verktyg i formningsenheten 20 sänks ned i massaslamman i formningstarilcen 16 och en embryonal fiberprodukt bildas på det första verktyget genom att det lägges på ett sug genom det första verktyget. Därefter avlägsnas det första verktyget från mälden och det första verktyget förs mot ett andra verktyg, så att den bildade fiberprodukten kläms mellan det första och det andra verktyget. Den bildade fiberprodukten hettas upp av det andra verktyget så att åtminstone en del av vattnet i den bildade fiberprodtilden förångas, vilket förångade vatten evakueras genom sug. Denna process kan upprepas i flera upphettnings- och pressningssteg och då fiberprodukten har uppnått en önskad torrhalt, företrädesvis om minst 70 %, kan den utsättas för slutlig torkning medelst mikrovågor i torksektionen 4, medelst mikrovågsugnen/ugnarna 23. Före slutlig torkning medelst mikrovågor, kan fiberprodukten utsättas för ånga för att åstadkomma en jämnare fördelning av fuktinnehållet. Den torkade fiberprodukten som lämnar torksektionen kan därefter vara färdig för användning eller kan utsättas för efterbehandling såsom t.ex. laminering.

Vattnet som evakueras från formningsenheten 20, genom sugning genom verktygen, recirkuleras till bakvattentanken 5 genom den fjärde bakvattenledrringen 18. Från torksektionen kan kondenserat vatten recirkuleras till bakvattentanken 5 genom den femte bakvattenledningen 22. l bakvattentanken 5 kan bakvattnet hållas i rörelse medelst en omrörare. Om så behövs kan färskvatten tillföras till bakvattentanken 5. Vidare kan bakvatten också evakueras från bakvattentanken 5, eventuellt till en extern reningssektion.

Kemiska tillsatser, såsom limningsmedel, våtstyrkemedel, retentionsmedel, färgkemikalier, fixeringsmedel, kan tillsättas till massaslamman i vilken som helst lämplig position från uppslagaren 19 till forrnningstariken 16, inkluderande uppslagaren 19 och formningstanken 16.

Enligt den föredragna utföringsformen av uppfinningen är bakvattentanken 5 utformad med utrustning för tillsats av ozon och för omrörning, såsom visas i Fig. 2. Då ozon är en instabil förening med relativt kort halveringstid, bryts den ned snabbt. Ozon bryts delvis ned till reaktiva OH-radikaler. Därför involverar utvärderingen av en ozonprocess alltid reaktionerna av två ämnen: ozon och OH-radikaler. Ozonet, och även OH- 10 15 20 25 35 530 340 11947 radikalerna, kan reagera med substanser i vattnet liksom med vattnet själv. Bakvattnet "laddas" och blir kemiskt aktivt. Då bakvattnet tillförs till uppslagaren 19, den andra tillförselsledningen 12 eller den tredje tillförselsledningen 15, kommer det "laddade" bakvattnet att befrämja aggregationen av små partiklar och förbättra effekten av retentionsmedlen genom att det fungerar som en slags katalysator för polarisering mellan partiklar, substanser och tillsatser som är suspenderade i vattnet.

Med andra ord ger ozongasen fördelarna att 1) fungera som ett retentionsmedel som befrämjar aggregationen av små substanser till bildande av små grupper, varigenom en större mängd substanser fastnar i fiberbanan, vilket ökar utbytet av utgångsmaterialen, minskar igensättning av formningsverktygen, ökar avvattningskapaciteten vilket leder till högre produktionskvalitet och/eller minskning av energikonsumtion för torkning och avvattning, 2) förbättra effekterna av andra kemikalier, speciellt konventionella retentionsmedel, vilket minskar mängden behövda retentionskemikalier. Dessutom åstadkoms ytterligare fördelar vid användning av ozongas: 3) mikroorganismer avdödas vilket minskat bildning av skum, slem och andra effekter av mikroorganismer, därigenom minskande vattenförbrukningen och möjliggörande att vattensystemet kan slutas i större grad, 4) BOD- och COD-innehållet sänks, vilket också minskar vattenförbrukningen och möjliggör att vattensystemet kan slutas i större grad och om en del av vattnet får gå till avlopp så behövs det mindre eller ingen rening, 5) orenheter bleks vilket minskar missfärgning av produktema.

Företrädesvis tillsätts ozongas i en mängd mellan 3 och 30 g/m3 till bakvattentanken 5, mera föredraget 4-20 g/m3 . Mängden tillförd ozongas 31 beror på faktorer som mängden substanser i fluiden, önskad blekeffekt, ekonomiska faktorer etc.

Ett utföringsexempel av inblandningen av ozon visas i F ig. 2. En fluid 33, tex. en fiberslanima eller bakvatten, pumpas in i tanken 24. Lagringstanken 10, maskintanken 14 och/eller bakvattentanken 5 kan t.ex. vara utformade på liknande sätt som tanken 24.

Såsom visas i figuren kommer fluiden 33 in i tanken 24 via ett fluidinlopp 26 i toppen av tanken 24. Fluiden 33 kan tömmas ut genom utloppet 30 och ventilen 28 i botten av tanken 24. Ozongas 31 sprutas in i tanken 24 genom ozoninsprutningsmunstyckena 25, i form av små bubblor, för att därigenom öka kontaktytorna med fluiden 33 och partiklar och kemikalier som finns däri. Ozongasen 31 skapas företrädesvis medelst en ozongenerator. En omrörare 27 är företrädesvis anordnad inuti tanken 24 för att röra om fluiden 33 för att ytterligare öka möjligheterna för bubblorna 31 av ozongas att reagera med substanserna i fluiden 33, liksom för att förhindra aggregation av större grupper, 10 15 20 25 30 35 530 340 11947 dvs. flockning enligt det andra fenomenet. Lärnpligen kan det användas andra omrörningsmedel för fluiden 33. Tankens 24 topp är försedd med utloppsledningar 29, 34 för evakuering av återstående ozongas 31 som har passerat fluiden 33 utan att ha reagerat. Även andra gaser kan evakueras genom utloppen 29, 34. Den återstående ozongasen 31 kan antingen ledas via ett rör 29 till en ozonforstörare, eller också kan den återföras till ozongeneratom via ledningen 34, för återanvändning och för att därefter recirkuleras till tanken 24.

Det är föredraget att anordna en kontakttid mellan ozongasen 31 och fluiden 33 som är så lång som möjligt, vilket möjliggör att ozongasen 31 kan reagera med fluiden 33 och substanser i denna. Tanken 24 underlättar detta men ozongasen 31 kan också tillföras till en ledning i vilken ozongasen 31 blandas med den strömmande fluiden 33. Det är också möjligt med en kombination av tank 24 med en omrörare 27 och en ledning med en statisk mixer. Flödeshastigheten för fluiden i tanken 24, liksom genom en statisk mixer, påverkar den mängd ozongas 31 som behövs för att åstadkomma de önskade reaktionerna. En hög genomflödeshastighet kan kompenseras av en högre koncentration av ozongasen 31.

F ig. 3a och 3b visar effekten på substanserna i bakvattnet vid användning av ozongas och retentionsmedel enligt ett experiment som utförts i en pappersfabrik.

Retentionsmedlen och ozongasen tillsattes till massaslamman i ett steg före formningen.

I Fig. 3a tillsattes retentionsmedel mellan tidpunktema: t=3,3 och t=l9,6; mellan t = 12,7 och t= 19,6 blandades det också in ozongas. Tiden t i timmar. Såsom kan ses gav enbart retentionsmedlen en minskning av substanser om 0,9 g/l. Kombinationen av ozongas och retentionsmedel gav en ytterligare minskning av substanser om 0,6 g/l. I F ig. 3b blandades ozongas in mellan tidpunktema: t=3,0 och t=17,5; mellan t = 11,7 och t= 17,5 tillsattes det också retentionsmedel. Tiden t i timmar. Såsom kan ses gav enbart ozongas en minskning av substanser om 0,4 g/l. Kombinationen av ozongas och retentionsmedel gav en ytterligare minskning av substanser om 1,1 g/l. Det är också uppenbart från figurerna att det blir en kombinationseffekt av retentionsmedlen och ozongasen, en kombinationseffekt om ungefär 0,2 g/l. Under detta experiment gas således retentionsmedlen ~60 % av minskningen av substanser medan ozon gav ~27 % och kombinationen stod för ~l3%. I båda experimenten var temperaturen för massaslamman och bakvattnet ~45 °C och pH ~6,5~7,0. Massaslamman tillfördes ozongas i en mängd om 5 g/m3 massaslamma, vilket motsvarade ~0,4-0,5 kg 03 per ton framställd fiberprodukt. Det tillförda retentionsmedlet var PAM + bentonit. Mängden tillförd bentonit var 7 kg bentonit per ton framställd fiberprodukt. Mängden tillförd 10 15 20 530 340 11947 PAM var 0,5 kg PAM per ton framställd fiberprodukt. Då ozongas och retentionsmedel användes i kombination i experimenten ökade produktionsgraden med 5 % men kunde inte öka mer på grund av mekaniska begränsningar hos apparaterna. Istället användes effekten för att öka avvattningen och torkenergin minskade med 25-30 %.

Emedan uppfinningen har visats och beskrivits i samband med den föredragna utföringsformen därav, skall det förstås att många modifieringar, ersättningar och tillägg kan göras vilka ligger inom det avsedda breda omfånget för följande patentkrav. Från det ovan beskrivna kan det ses att föreliggande uppfinning åstadkommer åtminstone ett av de angivna syftena. lnblandningen av ozongas 31 kan också underlättas genom en inblandningspump såsom en slags turbinpump, eller genom att tillsätta ozongasen 31 i en ledning med hjälp av en så kallad ej ektor eller medelst en doseringslans liksom andra blandningsmedel.

Vidare kan ozongas 31 också blandas in i den första, andra, tredje, fjärde och femte bakvattenledníngen 8, 11, 13, 18 respektive 22, företrädesvis med användning av en statisk mixer. Vidare kan ozongas 31 också blandas in i den första, andra och tredje tillförselsledningen 9, 12 respektive 15, företrädesvis med användning av en statisk mixer. Vidare kan ozongas 31 blandas in i uppslagaren 19, lagringstanken 10 och/eller maskintanken 14. Ovan nämnda positioner for inblandning av ozon kan användas ensamt eller i kombination med andra positioner för inblandning av ozon.

Vidare kan ozongasen 31 tillsättas före tillsatsen av limningsmedel.

Naturligtvis kan det användas andra torkar än mikrovågstorkar 23 i torksektionen 4.

Claims (6)

530 340 11947 PATENTKRAV 10 15 20 25 30 35 . Metod för framställning av tredimensionella, fiberbaserade, fonnpressade papprodukter, vilka produkter framställs i en produktionsanläggning som innefattar en mäldberedningssektion (l) som innefattar en uppslagare (19) for beredning av en massaslamma, vilken uppslagare (19) är ansluten till en formningssektion (3), vilken formningssektion (3) innefattar en formningstank (16) och en formningsenhet (20), samt en bakvattentank (5) som recirkulerar bakvatten från formningsenheten (20) till mäldberedningssektionen (1), k ä n n e t e c k n a d a v att ozongas (31) blandas in, för att göra flockningen mera effektiv genom ökad aggregation av fina partiklar, i åtminstone en av följande positioner: 1) bakvattentanken (5), 2) mellan bakvattentanken (5) och mäldberedningssektionen (1), 3) mäldberedningssektionen (1), 4) formningstanken (16), och 5) mellan formningsenheten (20) och bakvattentariken (5). . Metod enligt krav 1, varvid produktionsanläggningen vidare innefattar en torksektion (4) efter formningssektionen (3), varvid kondenSß-raï Vflüfin från torkprocessen i torksektionen (4) tillförs till bakvattentanken (5). . Metod enligt något av föregående krav, varvid retentionsmedlen tillsätts till massaslamman i åtminstone en av följande positioner: 1) rnäldberedningssektionen (1), 2) formningstanken (16). . Metod enligt krav 3, varvid ozongas blandas in i en position före tillsatsen av retentionsmedlen. . Metod enligt krav 3 eller 4, varvid ozongas blandas in i en position efter tillsatsen av retentionsmedlen. . Metod enligt något av krav 3 till 5, varvid ozongas blandas in i samband med, retentionsmedlen. . Metod enligt krav 1, varvid limningsmedel tillsätts till massaslarnman och varvid ozongas blandas in i en position före tillsatsen av limningsmedlen. 10 530 340 10 . Produktionsanläggning innefattande en mäldberedningssektion (1) innefattande en uppslagare (19) for beredning av en massaslamma, vilken uppslagare (19) är ansluten till en formningssektion (3), vilken formningssektion (3) innefattar en formningstank (16) och en formningsenhet (20), samt en bakvattentank (5) som är anordnad att recirkulera bakvatten från formningsenheten (20) till mäldberedningssektionen (1), k ä n n et e c k n a d a v att medlen för tillsättning av ozon är anordnade i åtminstone en av följande positioner:

1. ) bakvattentariken,

2. ) mellan bakvattentanken (5) och mäldberedningssektionen (1), och

3. ) mellan forrnningsenheten (20) och bakvattentanken (5). . Produktionsanläggning enligt krav 8, varvid medel för tillsats av ozongas dessutom är anordnade i åtminstone en av följande positioner:

4. ) mäldberedníngssektionen (1),

5. ) formningstanken (1

6. ).