SE530720C2 - Förbehandling av flis med höggradig defibrering - Google Patents

Abstract

Förfarande för förbehandling av flis som omfattar att transportera det tillförda materialetgenom en kompressionsskruvanordning med en atmosfär av mättad ånga vid ett trycköver ca. 34,5 kPa, att dekomprimera det komprimerade materialet och mata ut det frånskruvanordningen till ett dekomprimeringområde, att föra det dekomprimerade materialetfrån dekomprimeringsområdet till en fibreringsanordning, såsom en skivraffinator med lågintensitet, varvid minst ca. 30 % av fiberknippena och fibrerna axiellt separeras utan vä-sentlig fibrillering av fibrerna. I en mer specifik form avser uppfinningen ett förfarande förtillverkning av mekanisk massa, innehållande stegen att fibrera tillfört träflismaterial i enskivraffinator med låg intensitet tills åtminstone ca. 30 % av fibrerna axiellt separerats medmindre än ca. 5 fibrillering, och att sedan raffinera det fibrerade materialet i en skivraffi-nator med hög intensitet tills åtminstone ca. 90 % av fibrerna fibrillerats. I en annan formav uppfinningen kombineras flisens fibrering med kemisk behandling för att förbättra mas-sans egenskaper i förhållande till energin.

Description

20 25 30 530 1729 (dvs. separerade i fiberriktningen), verkar den övre gränsen för axiell separering att ligga vid ca. 25 - 30 procent av flisens totalmassa.

Sammanfattning av uppfinningen Sålunda är ett mål för föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande för tillverk- ning av minst ca. SO-procentigt axiellt separerade fibrer i det tillförda flismaterialet under förbehandlingen uppströms från förvärmningsavdelningen i ett mekaniskt raffineringssy- stem.

Ett ytterligare mål är att uppnå denna höga andel av axiellt separerade fibrer och samtidigt behålla fördelarna, som beskrivs i nämnda internationella patentansökning WO 99107935, dvs. upplösning av flisstrukturen med minimala skador vid trycksatta ingàngsförhållanden, minskad energiförbrukning i raffineringen, välfungerande avlägsning av extraktämnen, förbättrad fördelning av flisstorleken för massaraffinatorns stabilitet, och förbättrad im- pregnering med kemikalier, samtidigt som man ytterligare erhåller ett betydligt minskat behov av specifik energi för att med tillfredsställande kvalitet framställa massa för pap- perstillverkning.

Detta mål uppnås i en förbehandlingsprocess för flis som omfattar att transportera det till- förda materialet genom en kompressionsskruvanordning med en atmosfär av mättad ånga och ett tryck över atmosfärstryck av mer än ca 34,5 kPa, att dekomprimera och utmata det komprimerade materialet från skruvanordningen i ett dekompressionsområde, att föra det dekomprimerade materialet från dekompressionsområdet till en fibreringsanordning, så- som en skivraffinator med låg intensitet, varvid minst ca. 30 procent av fiberknippena och fibrerna separeras axiellt, utan någon signifikant fibrillering av fibrerna. l en specifikare form riktar sig uppfinningen till en process för tillverkning av mekanisk massa, som innehåller stegen att defibrera eller fibrera till en skivraffinator med låg inten- sitet tillfört träflis tills åtminstone ca. 30 procent av fibrerna separerats med mindre än ca. 5 procent fibrillering, och sedan mala det fibrerade materialet i en skivraffinator med hög intensitet tills åtminstone ca. 90 procent av fibrerna fibrillerats.

En fördelaktig anordning för förbehandling av träflis enligt uppfinningen innehåller ett hus under tryck med en ingängsände och en utmatningsände, en skruvpress som bildats i hu- set så att skruvpressen tar emot materialet från husets ingång och för det vidare utmed en roterande skruvaxel för att komprimera materialet, samt en fibreringsanordning, såsom en mekanisk raffinatorrotor, valfritt inom samma hus, som tar emot materialet från skruvpres- sen och fibrerar materialet. Skruvaxeln är fördelaktigt axiellt i samma linje med rotoraxeln, och skruvaxeln roterar med en lägre hastighet än rotoraxeln. Skruvaxeln kan t.ex. rotera 10 15 20 25 30 530 730 med en hastighet som ligger i området ca. 70 - 100 varv per minut, medan rotoraxeln ar- betar med en hastighet som ligger i området ca 800 - 1800 varv per minut. l ett alternativt utförande behöver inte skruvaxeln och rotoraxeln vara koaxiella, eller ens ligga i samma horisontalplan. Skruven och rotorn kan istället vara i skilda hus, så att flisen i dekompressionsomrádet styrs genom en rânna eller liknande eller transporteras till fibre- ringsraffinatorns ingång.

Det enda huset eller de flera husen hålls fördelaktigt i mättad ånga under ett tryck över atmosfärstryck, som ligger i området ca. 34,5 kPa - 207 kPa.

Materialet som matas ut från fibreringsanordningen har i själva verket ”omvandlats” från flis till korta, gräsliknande strån som separerats i fiberriktningen till små fibrösa partiklar.

Trots att användningen av en trycksatt förbehandlingsanordning, såsom en skruv under tryck, är känd från RT Pressafiner -metoden, och trots att det säkerligen är känt att fibrille- ra flismaterial i en primär- eller sekundärraffinator, kan man uppskatta att en ny och bety- dande aspekt hos föreliggande uppfinning är placeringen av den ytterst effektiva fibrering- sanordningen med låg energiförbrukning i förbehandlingsprocessen, t.ex. i form av en mekanisk raffinator som åstadkommer en stark fibrering utan att använda sådan energi som krävs för en väsentlig fibrillering. En förutsättning för uppfinningen är att maximera àtskiljandet av fibreringssteget och fibrilleringssteget under den termomekaniska raffine- ringsprocessen. Det senare steget förbrukar mest energi, och kräver en effektiv överföring av energi i förhållanden med hög intensitet för att minimera den totala energiförbrukning- en.

Föreliggande uppfinning kan mycket effektivt spara energi. Om man i sista hand önskar en väsentligen 100-procentig fibrillering genom konventionell mekanisk raffinering, och om det tillförda materialet förbehandlas enligt kända förfaranden, t.ex. med RT Pressafiner - metoden, så måste den primära mekaniska raffinering först fibrera flismaterlalet och se- dan inleda fibrilleringen av fibrerna, varvid man använder konstruktionsparametrar som speciellt tillämpats för en svårare fibrillering av fibrerna. Genom den föreliggande uppfin- ningen kommer betydligt över 30 % av fibrerna, och i de flesta fall åtminstone ca. 75 % av fibrerna att bli axiellt separerade (fibrerade) i en raffinator eller liknande med fördelaktigt låg intensitet, som mycket effektivt utför fibreringen (men inte fibrillering). Det fibrerade materialet har sålunda ingen mätbar freeness. Då det fibrerade materialet sedan behand- las i raffinatorn med hög intensitet förbrukas inte den större intensiteten (och den sålunda högre energinivån) på fibrering, utan hela intensiteten kan användas för att fibrillera fibrer- na. 10 15 20 25 30 530 720 Föreliggande uppfinning åstadkommer en mycket högre grad av axiell fiberseparation än konventionella flispressar, även om de förbättrats med RT Pressafiner -förbehandlingen.

Fibreringen i en förbehandlande fibreringsanordning gör det möjligt att rikta fibrerna me- dan fibrerna utsätts för cykler av påfrestning som behövs för att axiellt separera fibrerna.

Trycksättningen möjliggör en reducering av flisstorleken i press- och fibreringszonerna med minimal skada för flisstrukturen. Det sker en gradvis överföring från presszonen till primärraffineringen, och denna åstadkommer den axiella fibersepareringen på ett kontrol- lerat sätt. På grund av både trycksatt omgivning och mindre storleksfördelning kan man uppnå högre nivåer vid avlägsning av extraktämnen, Dessutom förbättras impregneringen av vatten eller kemiska vätskor.

Primärraffineringen (fibrilleringen) förbättras i produktionens delsystem genom att det be- hövs en betydligt lägre specifik energi för en given freeness, på grund av den högre nivån av axiellt separerade fibrer som matas till primärraffinatorn. Detta möjliggör ett minimalt installerat energibehov för en given fabrikskapacitet. Dessutom kan man erhålla en ökad kapacitet hos primärraffinatorn genom en större tillgänglig area hos skivytorna, d.v.s. zo- nen för krosstänger kan väsentligen minskas eller elimineras, eftersom man tillför primär- raffinatorn ett fibermaterial istället för flismaterial. Dessutom förbättras stabiliteten hos primärraffinatorns belastning p.g.a. den minskade skrymdensiteten hos det tillförda mate- rialet. Förhållandet mellan massans egenskaper och specifik energi kan justeras genom flisens fibreringsnivå som man åstadkommer i förbehandlingen. Slutligen kan man ytterli- gare justera parameterfönstren för den primära RTS-raffineringsprocessen för att optime- ra raffineringen av fibrerat tillfört material istället för tillfört material med enbart reducerad storlek eller hela träflis.

Allmänt taget kan föreliggande uppfinning alternativt formuleras så att den omfattar, be- står av, eller består väsentligen av vilka som helst lämpliga steg eller komponenter som presenterats här. Föreliggande uppfinning kan ytterligare, eller alternativt, formuleras så att den inte innehåller, eller att den är väsentligen utan sådana steg, komponenter, mate- rial, ingredienser eller sorter som används i sammansättningar på teknikens ståndpunkt, eller vilka på annat sätt inte är nödvändiga för att uppnå funktionen och/eller målen för fö- religgande uppfinning.

Kort beskrivning av figurerna Fördelaktiga utföranden för genomförande av uppfinningen beskrivs nedan med hänvis- ning till de bifogade ritningarna, i vilka: 10 15 20 25 530 ?2Û Figur 1 visar schematiskt ett mekaniskt (inklusive kemimekanisk) raffineringssystem inne- hållande delsystem för förprocessering, förbehandling och tillverkning, varvid förbehand- lingens deisystem innehåller funktioner för konditionering, kompression, dekompression och fibrering; Figur 2 är en stiliserad illustration av en anordning iförbehandlingens delsystem enligt en utföringsform, varvid en skruvpress och en skivrafflnator roterar på en gemensam axel; Figur 3 är en stiliserad illustration av en annan utföringsform, varvid skruvpressen och en konisk raffinator anordnats koaxiellt, men varvid båda har en respektive drivmotor eller utväxling som tillåter olika rotationshastigheter; Figurerna 4a och 4b visar schematiskt hur skruvpressens axel och skifraffinatorns axel fördelaktigt är sammankopplade för att tillämpa utföringsformen som visades i figur 3; Figur 5 är en schematisk illustration av en tredje utföringsform, varvid skruvaxelns mittlinje och skivraffinatoraxelns mittlinje inte ligger i samma plan; Figur 6 är en grafisk jämförelse av freeness som funktion av den specifika energin för en RT-RTS -referensprocess (RT Pressafiner -förbehandling med efterföljande RTS - primärraffinering) och två varianter av den uppfinningsenliga RTF-RTS -processen (RT - fibreringsförbehandling med efterföljande RTS -primärraffinering); Figur 7 är ett stapeldiagram av de specifika energibehoven för de tre processer som jäm- fördes i figurerna 6 - 8; Figur 8 är en jämförelse av processerna i figur 6 med avseende på dragindex såsom funk- tion av freeness; Figur 9 är i form av ett stapeldiagram en jämförelse av det specifika energibehovet för en freeness-nivå av 200 ml i processerna enligt referensen (RT-RTS) och uppfinningen (RTF-RTS), varvid primärraffinatorn körs med två olika hastigheter; Figur 10 visar resulterande rivindex som funktion av freeness för processerna enligt refe- rensen och uppfinningen i figur 9; Figur 11 är en grafisk jämförelse av den specifika energin för processerna enligt referen- sen (RT-RTS) och uppfinningen (RTF-RTS), varvid det visas effekterna av att i fibre- ringsskivorna använda raffinatorskivor med hög intensitet jämfört med låg intensitet; 10 15 20 25 30 '53Û 720 Figur 12 illustrerar resulterande rivindex som funktion av freeness för processerna enligt referensen respektive uppfinningen i figur 11; Figur 13 illustrerar resulterande dragindex som funktion av freeness i processerna enligt referensen respektive uppfinningen i figur 11; Figur 14 är en grafisk jämförelse av freeness som funktion av den specifika energin, bero- ende på vilka kemikalier som matas in iden uppfinningsenliga processen; Figur 15 är en grafisk jämförelse av dragindex som funktion av den specifika energin, be- roende på vilka kemikalier som matas in i den uppfinningsenliga processen; Figur 16 är en jämförelse av vithet som funktion av freeness, beroende på vilka kemikalier som matas in i den uppfinningsenliga processen; Figur 17 är en grafisk jämförelse av freeness som funktion av den specifika energin för utvalda kemimekaniska massor, vilka tillverkats med förbehandling i processerna enligt referensen respektive uppfinningen; Figurerna 18 - 19 visar resulterande dragindex och rivindex som funktion av freeness för processerna enligt referensen och uppfinningen i figur 17; Figur 20 är ett fotografi av flismaterial efter förbehandling enligt en känd teknik, där mindre än 25 % av fibrerna är axiellt separerade; och Figur 21 är ett fotografi av flismaterial efter förbehandling enligt föreliggande uppfinning, där materialstorleken ändrats och närapà alla fibrer är axiellt separerade, Beskrivning av den föredragna utföringsformen för genomförande av uppfinningen Figur 1 visar ett mekaniskt raffineringssystem 10 (vilket för föreliggande presentation in- nehåller kemimekaniska system) med tre huvudsakliga delsystem: förprocessering 12, förbehandling 14, och tillverkningen eller primärraffineringen 16. Förprocesseringens del- system 12 är konventionellt in den meningen att det tillförda materialet som omfattar träflis först tvättas och sen hålls i en behållare eller motsvarande för preliminär basning vid at- mosfäriska förhållanden under en tidsperiod, som typiskt ligger i området 10 minuter - 1 timme, innan det transporteras till förbehandlingens delsystem 14.

Förbehandlingens delsystem 14 innehåller en rotationsventil 20 under tryck för att upp- rätthålla tryckskillnaden mellan förprocesseringens delsystem 12 och resten av förbe- handlingens delsystem 14, en kompressionsanordning 22 under tryck, såsom en skruv- l 10 15 20 25 30 35 530 TED press, en zon för dekompression eller ett dekompressionsområde 24 som kan utgöra en del av skruvpressen eller vara kopplad till skruvpressens utgång, samt en fibreringsa- nordning 26, såsom en skivraffinator eller en konisk raffinator.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen håller man förhållandena inom kom- pressionsanordningen 22, dekompressionszonen 24 och fibreringsanordningen 26 under en övertrycksatmosfär med mättad ånga i området ca. 34,5 kPa - 207 kPa. Emellertid fungerar åtminstone kompressionsanordningen 22 under sådana förhållanden. Såsom visas i figur 2 har man placerat en transportskruv 28 mellan rotationsventilen 20 under tryck och kompressionsanordningen 22, varvid skruven drivs av en motor 30 med variabel hastighet, varvid man kan reglera den tidsperiod, under vilken flisen i transportskruven 28 utsätts för förhållanden med högre tryck och temperatur innan de kommer in i skruvpres- sen 22. Såsom ett minimum bör flisen behandlas under en period av 5 sekunder i en at- mosfär med mättad ånga vid ett tryck över atmosfärstryck av 34,5 kPa.

För uppfinningens ändamål bör man förstå, att flisens volym bör utsättas för en kompres- sion i förhållandet ca. 2:1 - 4:1 i kompressionsanordningen 22. Den ökade densiteten hos det tillförda materialet återställs sedan snabbt genom dekompression i dekompressions- zonen 24, vilket betyder att flisen släpps ut vid utgången, varvid det tillförda materialets densitet minskar och kommer att ligga nära densiteten hos det tillförda materialet innan det kommer till förbehandlingens delsystem 14.

Figur 2 visar en utföringsform där kompressionsanordningen 22, dekompressionsområdet 24 och den fibrerande raffinatorn 26 konstruerats inom samma hus 34 under tryck. Skruv- pressen 22 och den fibrerande rotorn 32 roterar koaxiellt på en gemensam axel 36, som drivs an en enda motor 38. Rotationsventilen 20 under tryck tar emot förbasade flis vid atmosfäriskt tryck och matar in flisen till en omgivning med högre temperatur och tryck, vilka föreligger i transportskruven 28, i kompressionsanordningens 34 hus, i dekompres- sionsområdet 24 och i den fibrerande anordningen 26. Transportskruven 28 fungerar med variabel hastighet, varvid flisen före inträdet till skruvpressens 22 ingång 42 utsätts för en högre temperatur och en omgivning under en variabel hålltid. Temperaturen och trycket regleras genom att reglera 44 ångtrycket vid ingången till skruvpressen och/eller ingången till fibreringshuset. l utföringsformen som illustreras i figur 2 finns det inget hinder för fluid- flöde från ingången 42 till skruvpressen 22, genom dekompressionsområdet 24 och raffl- natorhuset 26, med undantag av ett praktiskt faktum, att det komprimerade flismaterialet omedelbart uppströms av utloppet från skruvpressen kan utgöra en barriär för ångflödet i den axiella riktningen, och sålunda är det fördelaktigt att anordna en reglerad källa av ånga på båda sidor om detta område och sålunda upprätthålla de önskade temperaturför- hållandena i huset 34. 10 15 20 25 30 35 530 720 l utföringsformen i figur 2 är energin som tillförs skruvpressen 22 och fibreringsanordning- en 24 nära knutna till varandra genom att skruvpressens axel och raffinatorns axel är me- kaniskt tätt kopplade till varandra för att rotera med samma fibreringshastigheter. Axelns rotationshastighet kan vara variabel för att optimera processen i förhållande till produktio- nens delsystem. l utföringsformen som visas i figur 2 år dekompressionsomrädet 24 väsentligen cylindriskt och bildar både utgången från skruvpressen och ingången till raffinatorn 26. Skruvpressen 22 har i den axiella riktningen en förlängning 46 mot raffinatorn 26, och raffinatorns axel har en förlängning mot skruvpressen, varvid axlarna kopplats till varandra så att de kan rotera med olika hastigheter i förhållande till varandra. Man kan uppskatta, att flismateria- let som starkt komprimerats i skruvpressens 22 kompressionszon kommer ut till en större tillgänglig volym och expanderar där snabbt, varvid det transporteras stegvis i dekom- pressionsområdet 24, så att dekompressionsområdet även fungerar som ingång till raffi- natorn 26. l figur 2 är skruvaxelns förlängningsdel 46 försedd med avsatser, och förläng- ningsdelen 48 på raffinatorns axel är försed med avsatser, så att man kan upprätthålla ett kontinuerligt materialflöde under en kort tid från dekompressionszonen 24 till raffinatorn 26.

Med hänvisning till figur 2 kan man såsom en valfri utföringsform i dekompressionsomrà- det tillsätta kemiska vätskor, sàsom alkalisk peroxid, sulfit och liknande på ett välkänt sätt, vid utgången 52 från skruvpressen 22, vid ingången 54 till den fibrerande raffinatorn 26, eller vid utgången 56 från den fibrerande raffinatorn 26.

Fördelaktigt matas det tillförda flismaterialet till kompressionsskruven 22 med en konsi- stens i området ca. 30 till 50 %, de dekomprimerade tlisen förs till defibreringsanordningen 26 vid en konsistens i området ca. 30 - 50 %, och materialet fibreras vid en konsistens i området ca. 30 till 40 %.

Figur 3 visar en annan utföringsform av förbehandlingens delsystem 14 där en separat motor 62 anordnats för skruvpressen 22 och en respektive separat motor 64 för den fibre- rande raffinatorn 26, så att axlarna 66, 68 roterar med olika hastigheter, och valbart med ett varierande förhållande mellan hastigheterna. Skruvens rotationshastighet kan t.ex. va- ra i området ca. 70 till 100 varv per minut, medan den fibrerande anordningens rotations- hastighet ligger i området ca 800 till 1800 varv per minut. Figur 3 visar även den fibreran- de anordningen 26 i form av en konisk raffinator vars hus omfattar ett raffinatorhus 72 med en allmänt konisk del och en stationär skiva, som bildar en raffinerande yta, och det roterande organet 76 har även en konisk sektion, med en skiva som ligger mot den statio- nära skivan, varvid det bildas en koniskt raffinerande springa mellan dem. 10 15 20 25 30 35 53Ü 720 Man bör inse att det inom fältet för mekanisk raffinering med både låg och hög intensitet finns många olika välkända skivraffinatorer och koniska raffinatorer, och att man enligt kända parametrar kan välja ytterligare detaljer gällande riktningen hos de mot varandra stående raffinerande ytorna, mönstren av stänger, fåror eller oregelbundenheter som bil- dats på ytorna. Den föreliggande uppfinningens vidare utveckling med siktet på att be- stämma de känsliga förhållandena mellan fibreringsförhållandena och kompressionsskru- ven, eller mellan fibreringsanordningen och primärraffinatorn, emellertid kan leda till upp- täckten av speciellt effektiva fibreringsegenskaper i raffinatorn, vilka för tillfället är okända för uppfinnaren.

Figurerna 4a och 4b ger en schematisk bild av en teknik för förlängningen av skruvaxeln 66 och förlängningen av raffinatorns rotoraxel 66 för sammankoppling och för att å ena sidan stöda varandra via ett lager 50 och en tätning 49 i dekompressionszonen 24 och å andra sidan tillåta olika inbördes rotationshastigheter.

Figur 5 illustrerar en annan utföringsform där skruvpressens 22 rotationsaxel och fibre- ringsanordningens 26 rotationsaxel inte ligger i samma plan. l denna utföringsform fyller dekompressionsområdet 24 samma uppgift, som beskrevs med avseende på figurerna 2 och 3, så att flisen som lämnar skruvpressen 22 snabbt expanderar, och omedelbart efter en sådan expansion transporteras flisen till ingången av den fibrerande raffinatorn 26. l detta fall kan flisen emellertid falla vertikalt eller snett, varvid dekompressionsområdet 24 delvis fungerar som en ränna till matarskruven eller stegen till raffinatorn 26. Speciellt i denna utföringsform behöver skruvpressen 22 och raffinatorn 26 inte vara i samma hus.

Trots att utföringsformerna i figurerna 2 och 3 sannolikt skulle ta upp en minimal golvyta i fabriken, kan utföringsformen i figur 5 ha fördelar som hänför sig till upprätthàllandet av driften i en situation av utbyggnad då möjligen tillgängligt utrymme mellan förbehandlingen 12 och produktionens raffinering 16 inte konstruerats med tanke på förbehandlingsutrust- ningen enligt uppfinningen.

Utföringsformen i figur 5 kunde även användas för att upprätthålla olika tryck i skruvpres- sen 22 och den fibrerande raffinatorn 26. Med tanke på vissa situationer kan det dessut- om vara önskvärt att använda den fibrerande raffinatorn 26 vid atmosfäriska förhållanden, d.v.s. utan tryck, med eller utan tillsättning av kemikalier.

Det är vidare välkänt med avseende på en skivraffinator att det tillförda materialet tanspor- teras axiellt till mitten av skivan, eller "ögat”, där materialet sedan på nytt styrs radiellt utåt genom utrymmet mellan de vertikala eller väsentligen vertikala skivorna. För koniska raffl- natorer transporteras materialet helt enkelt till konens "spets“, där det lätt kan följa den lutande banan som definieras av den koniska sektionens tilltagande diameter. 10 15 20 25 30 530 72Ü 10 Konstruktörer av mekaniska raffineringssystem kan lätt tillämpa de olika utföringsformerna av förbehandlingens uppfinningsenliga delsystem tillsammans med känd teknologi vid valmöjligheter av ett eller flera hus, en eller flera drivaxlar (oberoende av om de är kopp- lade till varandra eller ej), en eller flera drivmotorer, och/eller ett eller flera tryck.

Det centrala i uppfinningen är att flismaterialet som finns uppströms från primärraffinatorn 82 defibreras eller fibreras utan någon väsentlig fibrillering. I detta sammanhang avser fibrering ett tillstånd där fiberknippen (spetor) och fibrer separeras axiellt, men där man inte överför tillräckligt med energi för att skala bort material från fiberväggarna. Då materi- al avlägsnas från fiberväggarna talar man om fibrillering. Enligt uppfinningen kommer vår- ved- och höstvedkomponenterna att absorbera energi (mest vårveden under de inledande stegen av raffineringen), och den absorberade energin räcker till för att inleda en axiell separering av träfibrer, men räcker inte till för att nämnvärt skala av material från fiberväg- garna.

Enligt uppfinningen fibreras sålunda flismaterialet så mycket, att minst 30 %, typiskt i om- rådet ca. 40 till 90 % av fiberknippena och fibrerna separeras axiellt, med mycket liten fi- brillering (d.v.s. mindre än ca. 5 %).

En sådan fibrering utan fibrillering åstadkommer man fördelaktigt i en raffinator 26 med låg intensitet, vilket i branschen allmänt förstås hänvisa till skivornas rotationshastigheter, vilka är högst 1800 varv per minut för enkla skivor och högst 1500 varv per minut för raffi- natorer med dubbla skivor, och ca. 800 men högst 1800 varv per minut för koniska raffina- torer. Kvalitativt är intensiteten en följd av energin som fibrerna utsätts för per slag av en stavstruktur på skivorna i raffineringszonen. Teoretiskt definieras sådan energi typiskt i enheter GJ/t per slag, men ett antal parameter spelar in, och därför är skivornas rafñne- ringshastighet tillräckliga indikatorer för graden av intensitet med avseende på den före- liggande uppfinningens ändamål. En extruder-skruvanordning kan även vara lämplig för att fibrera flismaterial utan väsentlig fibrillering.

Graden av fiberseparering och graden av fibrillering kan mätas genom en mikroskopisk analys, såsom optisk mikroskopi eller SEM (scanning electron microscopy) på ett sätt som är välkänt i denna teknologibransch. tähän jäin Vi hänvisar åter till figur 1, där de förbehandlade flisen efter förbehandlingens delsystem 14 transporteras till den primära raffineringen eller produktionens delsystem 16, som val- fritt kan innehålla en atmosfärisk lagerbehållare för de förbehandlade flisen. Oberoende av om de förbehandlade flisen transporteras direkt från förbehandlingens delsystem 14 eller från lagerbehållaren, transporteras de till en förvärmare 84 där flisen utsätts för en 10 15 20 25 30 35 530 ?2Ü 11 atmosfär med ånga vid en högre temperatur och ett högre tryck under en specificerad tidsperiod, och sedan förs de till ingången av en raffinator 82 med hög konsistens och hög intensitet, d.v.s. en raffinator som arbetar med en skivhastighet över 1800 varv per minut då det gäller en raffinator med en enkel skiva, och över 1500 varv per minut då det gäller en raffinator med dubbla skivor. Denna primära raffinator 82 fibrillerar materialet till en massa, d.v.s. fibrerna skalas och materialet i fiberväggarna rivs upp. Fibreringen av träfli- sen i det tillförda materialet under förbehandlingen 14 under milda förhållanden med låg intensitet resulterar i en högre andel av intakta fibrer som tillförs den primära raffinerings- processen 16. Detta kan resultera i massa med större innehåll av slutliga långa fibrer samt i ett högre rivindex. På ett optimalt sätt fortsätter en sekundär raffinator (ej visad) ef- ter den primära raffinatorn att riva upp och skala av fibrernas väggmaterial tills önskade massaegenskaper har erhållits. l vissa situationer uppnår man tillräckliga massaegenska- per redan efter ett steg med primärraffinering.

Såsom vi tidigare observerade bildas det omedelbart före utgången i skruvpressen 22 så- dant tillfört träflismaterial som har en mycket hög densitet i det begränsade ringrummet, och detta kan leda till en plugg som mellan kompressionsskruven 22 och utgångsområdet 24 bildar en barriär, varvid barriären inte enbart är ogenomtränglig för fluidflödet, utan också för ångtrycket. Vid ett högt Kompressionsförhållande i skruvpressen 22 kan man därför upprätthålla en tryckskillnad mellan skruvpressen 22 och den fibrerande raffinatorn 26. Man kan t.ex. hålla ett övertryck av 1,0 bar (ca. 15 psig) vid skruvens ingång 42, och 1,5 bar (ca. 22 psig) i den fibrerande raffinatorn 26, jämte de förhållanden som ovan dis- kuterades, varvid skruvens ingång 42 hälles vid ett övertryck av 34,5 kPa - 207 kPa och raffinatorn 26 arbetar vid atmosfäriskt tryck. Denna möjlighet för drift vid olika tryck kan utnyttjas som ett ytterligare medel för att optimera träflisens uppmjukningsförhållanden under förbehandling.

I detta avseende bör det märkas att träflisens uppmjukning vid högre temperatur och tryck och därtill hörande höga kompression l förbehandlingens delsystem 14 åstadkommer en- dast en lindrig defibrering. Huvudanledningen med denna del i förbehandlingen är att undvika skador på fibrerna medan fibrerna utsätts för delvis fibrering (under 25 %), av- lägsning av extraktämnen, och en förbättrad mottaglighet för tillsatta kemikalier uppströms från den fibrerande raffinatorn 26. Såsom vi anmärkte ovan är uppfinningens kärna att uppnå en höggradig fibrering från ca. 30 % till nästan 90 %, utan någon väsentlig fibrille- ring innan de fibrerade träflisen tillförs en primärraffinator 82 med hög intensitet.

Man bör förstå att de följande exemplen har tagits med för åskådlighetens skull, sä att uppfinningen kan förstås bättre, och att de på inget sätt är avsedda att begränsa uppfin- ningens skyddsomfång om annat ej speciellt angetts. 10 15 20 25 30 530 720 12 Exempel 1 Figurerna 6 - 13 visar grafiskt resultat från undersökningen av ett system för tillverkning av pappersmassa i en försöksanläggning som allmänt avbildats i figur 1. Vedsatsen som an- vändes i undersökningen var svartgran. Referenssystemet utnyttjade RT Pressafiner - förbehandlingen av den typ som beskrivs i nämnda internationella patentansökning WO 99/07935, med förbehandling och kompression vid en högre temperatur och ett högre tryck, varvid mindre än 25 % av fibrerna separeras axiellt, varefter de förbehandlade flisen tillfördes en primärraffinator av RTS-typ som arbetade vid 2300 varv per minut. Denna re- ferenskonfiguration betecknas med ”RT-RTS".

Försöksanläggningen enligt uppfinningen representeras av RTF-RTS, där förbehandling- en 12 och primärraffineringen 16 fanns i samma utrustning som för referenskörningarna i RT-RTS. Siffran som suffix till "RTF" anger rotationshastlgheten för fibreringsskivorna en- ligt uppfinningen. Både för referenskörningarna och körningarna enligt uppfinningen anger siffran inom parentesen i suffixet till ”RTS” rotationshastigheten hos primärraffinatorns ski- vor.

Figur 6 är en kurva som visar freeness som funktion av den specifika energi som behövs för att uppnå detta freeness-värde i referenskörningen, i körningen enligt uppfinningen där den fibrerande raffinatorn kördes med 1000 varv per minut, och en andra körning där den fibrerande raffinatorn kördes med 1800 varv per minut. Ur figur 6 framgår det tydligt att för ett önskat freeness-värde är behovet av specifik energi som förbrukas för att behandla det tillförda materialet enligt uppfinningen betydligt mindre än den specifika energi som krävs för att behandla det tillförda materialet i referenskörningen. De visade värdena för den specifika energin innehåller den energi som tillämpas i stegen för förbehandling och fibrill- lerande raffinering.

Figur 7 visar i form av ett stapeldiagram en jämförelse mellan den specifika energi som behövs för att uppnå ett freeness-värde om 200 ml, enligt referenskörningen och enligt två körningsvarianter enligt uppfinningen. Referenskörningen förbrukade 2277 kWh/ODMT, den första körningen enligt uppfinningen förbrukade 1970 kWh/ODMT, och den andra kärningen enligt uppfinningen konsumerade 1856 kWh/ODMT. Den procentuella energi- minskningen för den första körningen enligt uppfinningen var 13,5 % i förhållande till refe- renskörningen, och den entuella energiminskningen för den andra körningen enligt upp- finningen var 18,5 % i förhållande till referenskörningen.

Figur 8 är en kurva som visar dragindex såsom funktion av freeness för samma körningar, vilka visades i figurerna 6 och 7. Resultaten presenteras efter sekundärraffineringen. Det- 10 15 20 25 30 530 720 13 ta förhållande kommer mycket nära en rät linje, vilket betyder att förhållandet är väsentli- gen lika för referenskörningarna och körningarna enligt uppfinningen.

Exem pel 2 Figur 9 är ett stapeldiagram som visar en jämförelse av verkningarna på den specifika energin för att uppnå ett freeness-värde av 200 ml då man ändrar rotationshastigheten i primårraffinatorn med hög intensitet. Den första stapeln gäller för körningen i referensens RT-RTS då primärraffinatorn går med 2300 varv per minut och energin som krävs är 2277 kWh/ODMT. Tillämpningen av föreliggande uppfinning för förbehandlingen av tillfört trä- flismaterial, då det ytterligare behandlas med primärraffinatorn som går med 2300 varv per minut, krävde 1970 kWh/ODMT. Då referensens RT-RTS kördes med primärraffina- torn på 2600 varv per minut krävde det en energi av 2023 kWh/ODMT, medan då den uppfinningsenliga förbehandlingen användes uppströms från primärraffinatorn som drevs med 2600 varv per minut, krävde det en energi av 1830 kWhiODMT. Dessa data bekräftar att de fördelaktiga verkningarna av förbehandlingen enligt uppfinningen kan förverkligas över ett hastighetsomräde i primärraffinering med hög intensitet.

Figur 10 jämför resultaten för rivindex vid raffinatorserien som visades i figur 9. Resultaten för rivindex visas efter den efterföljande sekundärraffineringen, och freeness-värdena för primärraffinatorn visas i förklaringen i figur 10. Man upprätthöll rivindex-värdena för mas- sorna som tillverkades enligt uppfinningen.

Exempel 3 Figur 11 representerar resultaten av en ytterligare undersökning, där man med ca. 40 % minskade den specifika energin som tillfördes den fibrerande raffinatorn. Den fibrerande skivans hastighet i förbehandlingssystemet hölls vid 1500 varv per minut, och hastigheten i primärraffinatorn med hög intensitet hölls vid 2300 varv per minut, men så att skivornas intensitet i primärraffinatorn varierades. Med hänvisning till figur 11 avser suffixet (hb) pri- märraffinatorns skivor, som fungerar i den hämmande (holdback) riktningen (låg intensi- tet), och suffixet (ex) avser primärraffinatorns skivor, som fungerar i den drivande riktning- en (hög intensitet). Var och en av de fyra raffinatorserierna som man åstadkom enligt upp- finningen (RTF-) hade ett lägre energibehov än referensen (RT-), oberoende av om man körde med skivor med låg eller hög intensitet. Massorna som tillverkades med skivor med hög intensitet (ex) hade de lägsta energibehoven.

I figur 12 jämförs resulterande rivindex för raffinatorserierna som visades i figur 11. De tre raffinatorserierna som tillverkades med primärraffinatorskivor (hb) med låg intensitet enligt M 15 20 25 30 530 'F20 14 uppfinningen (RTF) hade ett högre rivindex än referensmassorna. Mässorna som tillver- kades med skivor med hög intensitet (ex) hade likadant rivindex som referensmassorna. l figur 13 jämförs resulterande dragindex för raffinatorserierna som visades i figur 11. Vär- dena för dragindex som funktion av freeness är likadana för referensmassan och massor- na som tillverkades enligt uppfinningen.

Vi har även funnit att den föreliggande uppfinningen är enastående effektivt i att förbättra kemimekanisk raffinering, t.ex. med tillsats av sulfit eller alkalisk peroxid. lsynnerhet för en given mängd av tillsatt sulfit till hela den kemimekaniska processen, och genom att tilläm- pa uppfinningen med tillsättning av ca. hälften av kemikalierna i den fibrerande anord- ningen och ca. hälften i den vanliga primärraffinatorn får man bättre resultat än genom att tillämpa uppfinningen då alla kemikalier tillförs primärrraffinatorn. Kemikaliernas goda pe- netrering i det fibrerade materialet under en reglerad hàlltid före primärraffineringen för- bättrar kemikaliernas reaktion med träets komponenter. l detta samanhang bör nämnas. att inte endast närvaron av en fibrerande anordning iförbehandligssteget är ett stort fram- steg jämfört med teknikens ståndpunkt, utan dessutom blir nyttan ännu större genom att tillsätta kemiska reagenser i den fibrerande anordningen, speciellt om det finns en hälltid mellan utgången från den fibrerande anordningen och primärraffineringen. På grund av den större bara ytan för kemisk penetration hos fibrerat material vid impregnering av ke- mikalier i det fibrerade materialet förbättras verkningsgraden jämfört med att impregnera träflis eller urlakat träflis.

Exempel 4: Effekten av RTF-förbehandling kombinerad med kemiska ämnen En undersökning utfördes på ett utgàngsmaterial av vitgran för att utvärdera effekten av att kombinera förlängd defibrering av flisen med en kemisk behandling med surt sulfat.

Först tillverkades för kontroll en RTF-RTS raffinatorserie. Sedan tillverkades två serier med kemisk behandling som tillämpades vid den fibrerande raffinatorn. Den första RTFc- RTS -serien utfördes med den fibrerande raffinatorn i ett tryck av 1,5 bar, och den andra serien utfördes med den fibrerande raffinatorn i atmosfäriska förhållanden. Hålltiden och det raffinerande trycket för TMP-serien var 3 minuter och 2,8 bar; flisen nedbröts genom att använda RT-förbehandling av flisen före raffineringen. Tabell 3 visar resultaten för specifik energikonsumtion, rivindex och dragindex. 10 15 20 530 720 15 Tabell3 Process Kemisk Trycket i Rivindex Dragindex Speclfik % föränd- behandling fibrerings- (mNmz/g) (Nm/g) energi ring av anordningen (kWh/odmt) energin (bar) RT-TMP Nej * 8,5 49,2 2508 156 RTF-RTS Nej 1,5 8,5 48,4 2169 0(kontroll) RTFc- Ja 1,5 8,4 48,0 1990 -8,3 RTS RTFc- Ja 0 7,7 44,9 1930 -11,0 RTS Egenskaperna interpolerade vid 100 ml.

* Fibreringsanordningen användes inte för RT-TMP -serien.

Då den kemiska behandlingen fogades till den fibrerande anordningen gav det som resul- tat en energiminskning av ca. 8 % jämfört med kontrollserien. Den kemiska behandlingen påverkade inte massans styrkeegenskaper. Ett mål med flisens fibrering är att förbättra impregneringens effektivitet vid kemitermomekanisk massaframställning. De fibrerade fli- sen har mera ytor som är lätt tillgängliga för diffusion av kemikalier in i trästrukturen, vilket i sin tur kan förbättra effektiviteten av träets impregnering.

RTFc-RTS -raffinatorseriem som man åstadkom med en fibrerande raffinator vid atmosfä- riska förhållanden, 0 bar, hade betydligt lägre styrkeegenskaper. Detta var sannolikast en följd av en otillräcklig uppvärmning och uppmjukning under flisens defibrering, vilket resul- terade i sönderfall av fibrer och en mindre andel av långa fibrer.

RT-TMP-raffinatorserien hade de största behoven av specifik energi, ca. 16 % högre än RTF-RTS-kontrollserien. RT-TMP-serien krävde över 500 kWh/odmt mera energi än RTFc-RTS-serien, som tillverkades vid likadan freeness och massastyrka.

Exempel 5: Effekten av förbehandlingens tryck på tallmassans egenskaper En undersökning utfördes för att bedöma betydelsen av defibreringens temperatur på flis av rödtall. Två RTF-RS~serier tillverkades vid motsvarande driftförhàllanden, med undan- tag av defibreringens temperatur. Den första serien tillverkades då den fibrerande anord- ningen drevs vid ett tryck av 1,5 bar, och den andra serien då den fibrerande anordningen drevs vid atmosfäriska förhållanden. För båda serierna tillsattes 3,1 % sulfit vid den fibre- rande raffinatorn. Tabell 4 visar resultaten för de två raffinatorserierna. 10 15 530 'F20 16 Tabell 4 Process % Trycket i Rivindex Dragindex Ljus- +28 sulfit* fibrerings- (mNmz/g) (Nm/g) spridnings- mask- anordningen koefficient storlek (bar) (mz/KQ) (°/°) RTFc- 3,1 1,5 7,1 36,7 58,6 33,3 RTS RTFc- 3,1 0 4,8 28,6 61 ,5 22,5 RTS Egenskaperna interpolerade vid 100 ml. * pH 9,4 Tallmassan som tillverkades då den fibrerande anordningen var vid atmosfäriska förhål- landen hade betydligt lägre andel av långa fibrer och lägre styrkeegenskaper. Rödtallen var därför mycket känsligare än gran för termisk uppvärmning under träets defibrering.

Spethalten i det fibrerade materialet vid 1,5 bar och 0 bar var 49,1 % respektive 64,0 %.

Mikroskopanalyser av de fibrerade flisen som producerades under atmosfäriska förhållan- den visade avsevärt mycket fiberbrott.

Exempel 6: Förbehandlingens inverkan på termomekanisk massaframställning med alkaliska peroxid (AP) En undersökning utfördes för att bedöma effekten av flisens förbehandling på AP-TMP - granmassans egenskaper. Två AP-TMP -raffinatorserier tillverkades, med och utan fli- sens RTF-förbehandling. Primärraffinatorns skivhastighet och drifttryck för båda serierna var 2300 varv per minut respektive 2,8 bar. Tabell 5 visar nivån av tillsatt alkalisk peroxid samt resulterande massaegenskaper för de två raffinatorserierna. 10 15 20 25 530 720 17 Tabell5 Process % % Rivindex Dragindex +28 Ljus- Villlêl alkali* H2O2 (mNmz/g) (Nm/g) mask- spridninge- storlek koefficient (%) (mZ/KQ) AP-TMP 3,8 4,9 7,9 50,1 30,7 43,9 80,2 RTF 3,4 4,1 10,0 49,9 40,6 50,8 77,7 AP-TMP Egenskaperna interpolerade vid 100 ml. *tillsatt netto De förbehandlade RTF AP-TMP -massorna hade ca. 2 mNmz/g högre rivindex och 10 % högre andel av långa fibrer. Vid givet freeness-värde var dragindex lika för båda serierna.

AP-TMP -kontrollserien hade 2,5 punkter högre vithet och en lägre ljusspridningskoeffici- ent, huvudsakligen beroende på en större tlllsättning av alkalisk peroxid. Det bör även ob- serveras, att den fibrerande raffinatorn kördes vid 1,5 bar. Med avseende på en maxime- ring av blekningsresultatet är det fördelaktigt att köra den fibrerande raffinatorn vid lägre tryck och även atmosfäriskt; sådana förhållanden är möjliga utan att försämra styrkan, om flisen delvis impregneras i flispressen före fibreringen.

Resultaten från denna undersökning visar att en ökning av delvis defibrerade träfibrer kan förbättra massans styrkeegenskaper och verkningsgraden i raffineringen. Effekten antas bero huvudsakligen på en större andel separerade flis av höstved, eftersom denna kom- ponent defibreras lättare i de tidiga stegen. Omfattningen av vårvedens defibrering vid an- vändningen av den föreliggande metoden undersöktes ej.

En tydligare separering av defibrerings- och fibrilleringsstegen verkar att vara ett bättre tillvägagångssätt än att kombinera båda mekanismerna i ett enda raffineringssteg. En se- pareringsstrategi presenterades, som riktar och defibrerar fibrerna mjukt för att maximera fibrernas separering utan sönderbrytning, varpå följer fibrillering under högintensiva förhål- landen för att minimera energiförbrukningen.

Exempel 7 En analys vid en försöksanläggning utfördes för att jämföra tillämpningen av uppfinningen med och utan tillsats av sulfit till flis av tropisk tallved (loblolly). Lösningen som användes var sur sulfit med pH-värdet 4,9. Processkonfigurationen med låg energi (RT- fibreringsanordningen) bestod i att pressa och blöta upp träflisen i en flispress under tryck, varefter träflisen fibrerades i en skivraffinator vid tillförsel av ca. 120 - 130 kWh/MT. Under 10 15 20 25 30 531.) ?2Ü 18 driften var trycket och sklvhastlgheten i den defribrerande raffinatorn 1,5 bar respektive 1800 varv per minut. Förbehandlingsprocessen betecknas med prefixet RTF. l denna un- dersökning utvärderades effekten av den nya förbehandlingen i kombination med kemisk förbehandling.

De fibrerade flisen raffinerades sedan under RTS-förhållanden i en primärraffinatör (36- 1CP) under tryck och med en enda skiva och med diametern 91 cm. Hålltiden, trycket och skivhastigheten var ca. 10 s, 5,2 bar respektive 2300 varv per minut. i det primära raffine- ringssteget användes trycket 5,2 bar i stället för 6 bar, eftersom man tillsatte sulfit som kemisk behandling. Detta minskar ligninets glasövergàngstemperatur, varvid det minskar trycket som krävs för raffineringen. Man använde raffinatorskivor Durametal 36604, som drevs i den inmatande (drivande) riktningen för att minimera energiförbrukningen. De pri- mära massorna genomgick sedan sekundärraffinering i den trycksatta raffinatorn med en enda skiva, under ett tryck av 2,8 bar och en skivhastighet av 1800 varv per minut. Raffi- natorskivorna i den sekundära stationen var Durametal 36604, som drevs i den hämman- de riktningen. Alla sekundärraffinerade massorna tertlärraffinerades i en atmosfärisk raffi- nator med dubbla skivor (diameter 91 cm) för att sänka freenessnivåerna. l tertiärraffine- ringssteget tillämpades en kurva med tillförande av energi i tre eller fyra punkter.

Figurerna 14 - 16 illustrerar massans egenskaper och behovet av specifik energi för raffi- natorserierna som tillverkades med och utan sulfitbehandling. Träflisen i varje serie be- handlades genom att använda den ovan beskrivna RT-fibreringsmetoden. RTF-prefixet används för att beteckna förbehandlingen enligt uppfinningen med en ytterligare beteck- ning F, G eller H, som avser de tre serierna som raffinerades vid samma nivåer av primär, sekundär och tertiär specifik energi. Beteckningarna i figurerna är följande: Beteckning Tillsättning av sur sulfit RTF-cRTS (lll-F) 3,7%iraffinatorn 2,l % primär + 1,6 % sekundär = 3,7 % RTF-RTS (lll-G) 0 % sulfit Ingen RTF-cRTS(||l-H) 3,9% ifibratorn 2,0 % (fibrator) + 0,9 % primär + 1,0 % sekundär = 3,9 % Beteckningen ”i raffinatorn” avser tillsättning av sulfit endast i raffineringsstegen. Beteck- ningen ”i fibratorn” avser tillsättning av sulfit både i den inledande defibreringsbehandling- en (fibrator) och den huvudsakliga (primära) raffineringen.

H-seriens körningar, där ca, 2 % av den totala sulfittillsatsen av 3,9 % skedde i den fibre- rande anordningen, hade de lägsta energikraven (se figur 14), och samtidigt de högsta dragindexen, jämfört med serierna utan tillsättning av sulfit (serien G). På samma sätt ha- 10 15 20 25 SBC! 1720 19 de körningarna i serien H de högsta dragindexen vid en given nivå av tillförd energi (se figur 15). Körningarna i serien H hade även den högsta vitheten vid ett givet freenessvär- de (se figur 16), och även den bästa ljusspridningskoefficienten i förhållande till freeness.

Exempel 8 Jämförelser gjordes även mellan den föreliggande uppfinningen med tillsättning av kemi- kalier till den fibrerande anordningen, och tillsättning av kemikalier till raffinatorn efter RT Pressafiner -förbehandlingen enligt den internationella PCT/US98/14710. Dessa serier primärraffinerades till samma freeness-värde. Figurerna 17 - 19 illustrerar jämförelsen mellan RT-cRTS och RTF-cRTS -raffineringsserierna. Be- teckningarna som används i dessa figurer presenteras nedan: patentansökningen Beteckning Tillsättning av sur sulfit RT-cRTS (lll-B) 2,3 % primär + 1,0 % sekundär = 3,3 % RTF-cRTS (lll-D) 1,3 % fibrator + 0,8 % prim. + 0,7 % sek. = 2,8 % Man kan uppskatta att förbehandlingen enligt uppfinningen hade en lägre energiförbruk- ning vid en given freenessgrad. Skillnaden i energiförbrukningen var ca 200 kWh/MT vid ett freenessvärde av 150 ml. Den RTF-förbehandlade serien hade även ett högre dragin- dex än den RT-förbehandlade serien vid ett givet freenessvärde eller en given specifik energi (figur 18).

Den RTF-förbehandlade serien hade även ett högre rlvindex jämfört med den RT- förbehandlade serien vid ett givet freenessvärde eller dragindex (se figur 19). Vitheten som funktion av freeness, ljusspridningen som funktion av dragindex och freeness och opacitet som funktion av freeness var huvudsakligen lika.

Figurerna 20 och 21 är fotografier som för det första visar representativa flis, vilka förbe- handlats enligt tidigare teknik, som åstadkom mindre än 25 % separation av fibrer, och som för det andra visar representativa flis, vilka behandlats enligt uppfinningen. Den upp- finningsenliga processen åstadkom en väsentlig reducering av materialet, där nästan alla fibrer är axiellt separerade och ser ut som korta, gräsliknande strån.

Claims (27)

10 15 20 25 30 35 53Ü 720 20 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av massa för papperstillverkning av tillfört träflismaterial, varvid processen omfattar: a) att transportera nämnda tlllförda material genom en kompressionsskruvanordning med en atmosfär av mättad ånga och ett tryck över atmosfärstryck av ca. 34,5 kPa; b) att dekomprimera det komprimerade materialet och mata ut det från skruvanordningen till ett dekompressionsområde; c) att föra det dekomprimerade materialet från dekompressionsområdet till en fibreringsanordning med en atmosfär av mättad ånga, varvid minst ca. 30 procent av fiberknippena och fibrerna separeras axiellt med mindre än ca. 5 procent fibrlllering av fibrerna; och d) att föra det fibrerade materialet till minst en primär fibrilleringsanordning för att framställa massa för papperstillverkning.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid det dekomprimerade materialet i steg (c) transporteras från dekomprimeringsomràdet till en ingång till fibreringsanordningen.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, varvid fibreringen i steg (c) utförs i en skivraffinator.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid fibrilleringen i steg (d) utförs i minst en skivraffinator.

5. Förfarande enligt något av föregående patentrav, varvid fibrilleringen i steg (d) utförs i en kemimekanisk massaframställningsprocess.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid man mellan stegen (b) och (c) tillför en kemiska vätska till det dekomprimerade materialet.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid man mellan tillförandet i steg (c) och tillförandet i steg (d) tillför en kemisk vätska till det fibrerade materialet.

8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid - fibreringen i steg (c) utförs med relativt låg intensitet i en första skivraffinator; och 10 15 20 25 30 35 531] 7213 21 - fibrilleringen i steg (d) utförs med relativt hög intensitet i en andra skrivraffinator, och valfritt fortsätts fibrilleringen i en tredje sklvraffinator.

9. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid - fibreringen i steg (c) utförs i en skrivraffinator med låg intensitet; och - fibrilleringen i steg (d) utförs i en kemimekanisk process.

10. Förfarande enlgit patentkrav 6, varvid kemisk vätska tillförs det fibrerade materialet mellan inmatningen till steg (c) och inmatningen till steg (d).

11. Förfarande enligt patentkrav 10, varvid koncentrationen hos den kemiska vätskan som tillförs mellan stegen (b) och (c) är högre än koncentrationen hos den kemiska vätskan som tillförs mellan stegen (c) och (d).

12. Förfarande enligt något av patentkraven 1-11, varvid fibreringsanordningen är en skivraffinator som drivs vid ett tryck över atmosfärstryck av mellan ca. 103,5 och 207 Kpa och som till det dekomprimerade materialet tillför en specifik energi i området ca. 100-200 kWh/MT.

13. Förfarande enligt något av patentkraven 1-11, varvid fibreringsanordningen är en mekanisk raffinator som tillför det dekomprimerade materialet en specifik energi i området ca. 100-200 kWh/MT.

14. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid det tillförda materialet förs till kompressionsskruvanordningen vid en konsistens i området ca. 30-50°/o, det komprimerade materialet förs till fibreringsanordningen med en konsistens i området ca. 30-50%, och det dekomprimerade materialet fibreras vid en konsistens i området ca. 30- 40%.

15. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid i steg (c) det dekomprimerade materialet förs till en fibreringsanordning med låg intensistet som drivs i en atmosfär av mättad ånga vid ett tryck över atmosfärstryck av över ca. 34,5 kPa för att defibrera materialet utan väsentlig fibrillering; och varvid i steg (d) det defibrerade materialet förs till en mekanisk raffinator med hög intensitet för att fibrillera materialet till massa.

16. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid fibreringsanordningen med låg intensitet till det dekomprimerade materialet ger en specifik energi mellan ca. 100-200 kWh/MT. 10 15 20 25 30 35 5313 F20 22

17. Förfarande enligt patentkrav 15 eller 16, varvid det defibrerade materialet mellan stegen (c) och (d) transporteras till en lagerbehållare, varifrån materialet matas till raffinatorn med hög intensitet enligt steg (d).

18. Förfarande enligt patentkrav 17, varvid en kemisk vätska tillförs det defibrerade materialet mellan stegen (b) och (c).

19. Förfarande enligt patentkrav 1, innefattande - att defibrera tillfört träfllsmaterial i en mekanisk raffinator med låg intensitet till åtminstone ca. 30% av fibrerna separerats axiellt med mindre än ca. 5% fibrillering; och - att raffinera det defibrerade materialet i en mekanisk raffinator med hög intensitet tills åtminstone ca. 90% av fibrerna fibrillerats.

20. Förfarande enligt patentkrav 19, varvid raffinatorn med låg intensitet till det tilförda träflismaterialet tillför en specifik energi mellan ca. 100 och 200 kWh/MT.

21. Förfarande enligt patentkrav 20, varvid raffineringen med hög intensitet tillför en specifik energi av minst ca. 800 kWh/MT.

22. Förfarande enligt något av patentkraven 19-21, varvid defibreringen föregås av att utsätta det tillförda träflismaterialet för en omgivning av ånga vid ett mättat tryck över atmosfärstryck av minst ca. 34,5 kPa under minst ca. 5 s och att mekaniskt blöta upp det tillförda träsflismaterialet i en omgivning av ånga vid ett mättat tryck över atmosfärstryck av minst ca. 34,5 kPa.

23. Förfarande enligt patentkrav 1, innefattande att föra flisen från en lagerbehållare med atmosfäriskt tryck till en överföringstransportöranordning med en av användaren kontrollerad variabel transporttid, under vilken flisen utsätts för en omgivning av mättad ånga vid ett tryck över atmosfärstryck av över 34,5 kPa och att Komprimera och sedan dekomprimera flisen i en omgivning av mättad ånga vid ett tryck över atmosfärstryck av över 34,5 kPa före steg (c) och (d).

24. Föfarande enligt patentkrav 23, varvid steget (c) utförs i en mekanisk raffinator som tillförflisen en specifik energi mellan ca. 100 och 200 kWh/MT.

25. Förfarande enligt patentkrav 23 eller 24, varvid den variabla transporttiden är inom området ca. 5-60 s. BBC! 2920 23

26. Förfarande enligt något av patentkraven 1-14, varvid i steg (c) ca. 40 tiil 90 procent av fiberknippena och fibrerna separeras axieiit utan någon väsentlig fibrillering av fibrerna.

27. Förfarande enligt patentkrav 26, varvid i steg (c) åtminstone ca. 75 procent av fibrerna separeras axiellt utan någon väsentlig fibrillering av fibrerna.