NO144073B - Fremgangsmaate og apparat for raffinering av raatt fibermaterial - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for raffinering av rått fibermaterial, ved at materialet føres gjennom et kammer som er lukket mot omgivelsene, og deretter føres, uten at trykket minsker, til en raffinør, der materialet passerer mellom to raffinør-skiver som roterer innbyrdes motsatt, idet materialet tilføres kammeret i en tilstand hovedsakelig uten annen fri væske enn den som inneholdes i selve materialet.

I den senere tid er det uventet funnet fordelaktig å raffinere tremasse i en dobbeltskive-raffinør under overtrykk. En av de oppdagelser som er gjort, er at dobbelt-skiveraffinører under overtrykk finmaler materialene i større utstrekning ved en enkelt passasje og til en ønskeligere individuell fiberform enn hva tidligere har vært mulig under anvendelse av enkeltskiveraffinører i overtrykksmiljø eller hvilken som helst raffinør i bare atmosfærisk miljø. I tidligere forsøk på å utnytte fordelene ved dobbeltskiveraffinering under overtrykk er det imidlertid også funnet at utbyttet blir noe redusert. Mens dobbeltskiveraffinering under overtrykk har frembragt usedvanlig fordelaktige resultater, spesielt gunstige ved fremstilling av sluttprodukter som fiberplater, har det ikke vært noen tilfredsstillende fremgangsmåte for fremstilling av fibre som egner seg for ytterligere behandling og raffinering etter en første overtrykksraffinering, slik det kreves for kvalitetspapirprodukter. Mens mulighetene for dobbeltskiveraffinering under overtrykk i de senere år til en viss grad har vært erkjent, har ingen tidligere vært i stand til fullt ut å utnytte disse muligheter.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å fremme i vesentlig grad de tilgjengelige fordeler ved anvendelse av dobbeltskiveraffinering under overtrykk, resulterende i et utbytte som er ekvivalent med et som oppnås ved vanlig atmosfærisk raffinering, og i et fiberprodukt med redusert fylde hvor fibrene er lengere og sterkere og har til- strekkelig lyshet, for å muliggjøre deres anvendelse ikke bare til forbedret avispapir, men endog til papirprodukter av høyere kvalitet.

I henhold til op<p>finnelsen oppnås dette med en fremgangsmåte som angitt innledningsvis, og som kjennetegnes ved at det i kammeret og raffinøren ved hjelp av damp opprettholdes en temperatur i området 130-140°C, og et tilsvarende overtrykk for å hindre at det finnes eller dannes fri væske og for å hindre irreversible forandringer av tilstanden for bindemidlet i materialet, slik at det bare skjer en moderat mykning av bindemidlet uten at dette danner et belegg på fibrene før fiberoverflåtene gjennombrytes, og at avstanden mellom raffinørskivene avpasses slik, eller materialet passerer mellom skivene i en slik mengde pr. tidsenhet, at hovedsakelig bare overflateområdene av fibrene fibrilleres.

Ett apparat for raffinering av rått fibermaterial i henhold til fremgangsmåten, ved at materialet føres gjennom et kammer som er lukket mot omgivelsene og deretter til en skive-raffinør med to innbyrdes motsatt roterende skiver, omfatter midler for å føre materialet mellom skivene i raffinøren, samt midler for å tilføre damp til kammeret og/eller raffinøren, for å opprettholde et overtrykk, og apparatet i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at overtrykket er på 1,4 til 2,8 kp/cm og den tilsvarende temperatur dermed i områder 130-140°C, for å hindre irreversible forandringer av tilstanden for bindemidlet i materialet, slik at det bare skjer en moderat mykning av bindemidlet, og at avstanden mellom skivene i raffinøren er avpasset hovedsakelig til bare å bevirke fibrillering av fibrenes overflateområder.

Det vises til de vedføyde tegninger, som illustrerer fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse, som dessuten viser en utførelsesform av et apparat i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser et apparat i henhold til oppfinnelsen i en foretrukket, utførelsesform. Fig. 2 er et lengdesnitt av en dobbeltskiveraffinør av den type som anvendes i det første raffineringstrinn i apparatet i fig. 1. Fig. 3 er et strømningsdiagram som illustrerer en ut-førelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 og 5 viser strømningsdiagrammer for to andre utførelsesformer av fremgangsmåten.

Like deler i apparatet er i alle figurer betegnet med de samme henvisningstall.

I fig. 1 er vist et apparat i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en flisbinge 10 i hvis bunn er anordnet en transportanordning 11. En utløpsåpning 12 i transport-anordningen 11 kommuniserer direkte med toppen av en ned-over konvergerende trakt 13. Sistnevnte har utløp direkte til innløpet 14 til en roterende ventil 15, hvis utløp 16 står i åpen forbindelse med innløpet til et horisontalt kammer 17. I lengderetningen av kammeret 17 er anbragt en transportørskrue 18, hvis aksel 19 er opplagret i kammerets avtettende endeplater. En ende av akselen 19 rager utenfor kammeret, og på nevnte ende er montert en remskive 20 ved hvis hjelp skruen 18 drives fra en kraft-kilde i form av en motor 21 med varierbar hastighet. Inn-løpet til kammeret 17 er anordnet ved den ene ende av kammeret og på toppen av dette. Kammerets utløpså<p>ning er anordnet ved den motsatte ende ved kammerets bunn. Denne utløpsåpning er forbundet med en rørformet renne 22 som står i forbindelse med den ene ende av et.rør som inneholder en tversgående transportørskrue 23. Skruen 23 har direkte utløp til innløpet 24 til dobbeltskiveraffinøren 25.

Som det vil ses av fig. 2, vil materialet som passerer gjennom innløpet 24, dirigeres til og gjennom konvergerende kanaler 26 i raffinørskiven 27 som er plassert nærmest inn-løpet 24. Kanalene 26 er fordelt rundt navet til skiven som er montert på den ene ende av drivakselen 27'. I sentrum av den motstående skive 28, som er montert på den tilstøtende ende av en aksel 28', som er på linje med akselen 27', er anordnet en slyngeinnretning som under skivens rotasjon vil virke på det tilførte material og dirigere det utover for raffinering mellom de innbyrdes motsatt roterende raffinørskiver 27 og 28.

Huset 29 for skivene 27 og 28 har en utløpsåpning avgrenset av en ende av en utløpsledning 30. I ledningen 30 er det som vist i det foreliggende eksempel, anordnet en ventil 31. Dette er en ventil som automatiske kan styres på vanlig måte for etter behov å opprettholde trykktetning over utløpet fra huset 29. Ventilen 15 er også av den art at den danner en trykktetning, i dette tilfelle over innløpet til kammeret 17. Følgelig er det mellom ventilene 15 og 31 et parti av apparatet i henhold til oppfinnelsen, hvis komponenter er i direkte og åpen forbindelse, hvorved dette parti kan settes under trykk etter behov.- Virk-ningen av den åpne kommunikasjon i partiet er at tempera-turen og trykket vil være tilnærmet den samme gjennom det hele. De anvendte betingelser i henhold til oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet.

Av fig. 1 vil det ses at utløpsenden av ledningen 30 danner et tangensialt innløp til en syklonseparator 33. Sistnevnte har generelt konisk form og er på toppen eller i bunnen forsynt med et overløpsrør 34 for uttømming av vanndamp, og med en nedre utløpsåpning dannet ved konens nedadvendte spiss. Gjennom denne nedre utløpsåpning strømmer fiberproduktene fra overtrykks-raffineringsprosessen utført i dobbeltskiveraffinøren 25. På separatoren 33, i det punkt hvor det tangensiale innløp går over i separatoren 33, er anordnet en dyse 37. Sistnevnte er forbundet med en passende tilførselskilde for å dirigere en vanndusj under trykk, eller et annet egnet fluidum, på tvers av det tangensiale innløp og i rett vinkel med innløpsstrømmen derfra. Dusjen tjener til å fukte og kjøle fiberproduktene og vil på grunn av sin retning frembringe en ytterligere separering.

Fibrene som tømmes ut fra åpningen i den koniske separators spiss, dirigeres til en transportørskure 38 av vanlig utformning som fører fiberproduktet fra separatoren til en ytterligere dobbelskiveraffinør 39. Sistnevnte kan være lik raffinøren 25 med unntagelse av at den er åpen mot atmosfæren.

Det vil forstås at kun så meget av apparat-konstruksjonen her er illustrert og beskrevet som det er nødvendig for forståelsen av oppfinnelsen.

Under fortsatt henvisning til fig. 1, spesielt ventilen

15, vil det ses at denne i skjematisk form er vist som en vanlig roterende ventil inneholdende en vinget rotor 41 som inneholder periferiske og sirkulært adskilte lommer 42. Under rotasjon vil hver lomme 42 suksessivt motta fra trakten 13 råmaterial som så føres til innløpet til kammeret 17. Den tømte lomme returnerer så for å motta en ny mengde material fra trakten 13. I det viste eksempel roterer den vingede rotor i retning mot urviserne, og det vil ses at det i rotorhusets periferi er anordnet en ledning for utslipp av vanndamp, som forefinnes i hver lomme som følge av ventilens kommunikasjon med kammeret 17, når lommene nærmer seg ventilinnløpet for å motta en ny mengde

råmaterial. Ledningen 43 forbinder ventilen med det tangensiale innløp til en syklonseparator 44. Sistnevnte er utstyrt med en utstrømningsledning 45 for utslipp av eventuell vanndamp eller gass som er tilført separatoren, mens separatorens åpne spiss tømmer ut eventuelle fibre overført fra ventilen i bingen 10 for gjeninnføring i apparatet sammen med friskt råmaterial.

Apparatet i henhold til o<p>pfinnelsen er forsynt med et dampsamlerør 46 hvorfra leder to ledninger 47 og 48. Den ene ledning 47 er en vanlig utblåsningsledning forbundet med endelokkene av den roterende ventil 15. Ledningen 48 fører trykkdamp og har en grenledning i forbindelse med den roterende ventil for å sette materialet i hver ventillomme under trykk umiddelbart før det tømmes i kammeret 17, og den annen grenledning 49 er forbundet med kammeret 17 for tilveiebringelse av det forønskede for-høyede trykk og miljøbetingelser i dette. Det er selvsagt anordnet nødvendige ventiler for å styre leveringen av damp til kammeret 17. Videre er vist en utjevningsledning 51 som forbinder utløpsendene av kammeret 17 og skrue-røret 23 med hverandre. Som det lett vil forstås, er formålet med sistnevnte ledning å oprrettholde et tilnærmet ensartet trykk i apparatdelen mellom ventilene 15 og 31.

Som et eksempel forutsettes at apparatet i henhold til oppfinnelsen som ovenfor beskrevet, anvendes på flis, kutt og sagflis fra Pinus Radiata hvorfra på vanlig måte er separert fremmede bestanddeler uten modifikasjon av selve råmaterialet. I sin naturligere tilstand har materialet en konsistens på 40-42%, hvilket indikerer et fuktighetsinnhold på 58-60%. Det må spesielt sørges for at det rå fibermaterial ikke tilføres væske før det i raffinert tilstand leveres til syklonseparatoren 33.

Ved utøvelse av oppfinnelsen etableres det i dette tilfelle i det under trykk satte parti av apparatet mellom ventilene 15 og 31, ved tilføring av damp på vanlig måte, et overtrykk på ca. 2,1 kp/cm 2. Det etableres derved en temperatur på 135°C, hvilket svarer til det moderate overtrykk. Raffinørskivene 27 og 28 er fortrinnsvis innstilt slik at de tilveiebringer et mellomrom mellom seg på fra 0,13 til 1,00 mm, idet innstillingen avhenger av produksjonskapa-siteten .

Under de etablerte betingelser utføres fremgangsmåten ved kontinuerlig tilførsel av flis, kutt og sagflis til bingen 10. Materialet tilføres fra bunnen av bingen 10

ved hjelp av skruen 11, idet tilførselen kan reguleres ved styring av skruens rotasjonshastighet. Trakten 13 tjener til suksessiv fylling av lommene 42 i den vingede rotorventil 15, hvilke suksessivt kommer i forbindelse med ventilinnløpet 14. Når rotoren har dreiet 180°, føres råstoffet i lommene i naturlig rå tilstand til skruen 18

i apparatets trykkparti. Det understrekes at det i alle tilfeller må være ensartet hastighet på skruene 18 og 23 for hurtig bevegelse av råmaterialet fra ventilen 15 til innløpet i trykkraffinøren. Hastigheten styres slik at den medgåtte tid mellom ventilen 15 og innløpet til raffinøren er omtrent ett minutt. I dette tidsrom vil råmaterialet kondisjoneres ved hjelp av damp i trykkpartiet ved et trykk på ca. 2,1 kp/cm 2og den tilsvarende temperatur .

Trykk- og temperaturnivå etableres slik at det tilveie-bringes en moderat forhøyelse, hvilken imidlertid er utilstrekkelig til å tilveiebringe en irreversibel forandring av egenskapene til bindemidlene i råmaterialene. Det opprettholdes slike forhold at det kun frembringes

en svak oppmykning av ligninet. Dette er viktig for utøvelse av oppfinnelsen. Sammen med styringen av trykk og temperatur sikrer dessuten den hurtige bevegelse av råmaterialet inn i og ut av trykkpartiet at kondisjonerings-

tiden reguleres slik at råmaterialet ikke utsettes for nedbrytning eller endring i lysheten som følge av trykk-og temperatur-forholdene. Videre er miljøbetingelsene slike at det ikke forekommer noen vesentlig endring i råmaterialets fuktighetsinnhold.

Når råmaterialet strømmer inn i huset til dobbeltskive-raf f inøren 25, utmerker det seg ved fravær av ledsagende væske eller eventuell fuktighet utover det som forefinnes i selve råmaterialet. Når materialet beveges inn i raffinøråpningen, slynges det utover mellom raffinør-skivenes aktive flater og deretter nesten øyeblikkelig inn i trykkammeret avgrenset av huset 29 og ut gjennom ut-løpsledningen 30, idet dets passasje gjennom raffinøren styres av den automatisk virkende ventil 31, som innstilles etter behov.

Som et resultat av tilstanden til det rå fibermaterial

når det er raffinert i dette første trinns raffinerings-enhet og som følge av miljøforholdene i trykkpartiet, leveres det fra huset 29 gjennom ledningen 30 et fiberprodukt overveiende bestående av fibre som er lange, sterke, relativt lyse og ytterst dunaktige og ikke bundet sammen, idet resten utgjøres av fiberbunter. Dessuten er det funnet at fibrene som forlater trykkraffinerings-enheten, er kondisjonert på en slik måte at de blir opti-malt anvendelig for viderebehandling og videre-raffinering.

Ved undersøkelse av overflatestrukturen til fibrene fremstilt fra råmaterialet i dette punkt ved hjelp av et elektronmikroskop vil det finnes at fiberbeskaffenheten er karakteristisk. Det viser seg å være en viss grad av overflatelamillering og fibrillering, sagtakkethet, fordypninger og uregelmessigheter som synes å være uventet fordelaktig. I motsetning til tidligere og foreslåtte raffineringsprosesser hvor det forekommer enten tilnærmet fullstendig kjemisk nedbrytning av ligninbindingen i råmaterialene eller en kombinasjon av vesentlig myk-

gjøring av ligninet og mekanisk separasjon, er det ved produktet fremstilt i henhold til oppfinnelsen ikke noe flytende belegg på fibrene eller fiberbuntene etter raffineringen og heller ikke noen irreversibel forandring av de ligninbelagte fibre som vil vanskeliggjøre en lett og ytterligere behandling av fibrene slik det kreves for høy-kvalitetspapirprodukter.

For en klarere forståelse av hva som finner sted i fibrene, skal nevnes at den prosess som finner sted når veggfragmenter av en fiber skrelles av fra fiberoverflaten i form av lameller av varierende størrelse og fasong, er en lamellering. Når mikrofibriller hvorav fibrene er sammen-satt, løsner fra fiberoverflaten eller skilles fra denne, kalles dette overflatefibrillering. I den utstrekning det har vært mulig å analysere problemet, synes det som om overflatemodifikasjoner av denne art spesielt skjer under betingelser i henhold til foreliggende oppfinnelse, og hvilket muliggjør en lettere viderebearbeidelse, behandling og raffinering av fibrene. Betingelsene innenfor de antydene områder medfører at det ikke blir noen fiberfor-ringelse i produktene fremstilt ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Under enhver omstendighet frembringes den usedvanlige fordelaktige overflateruhet til sluttproduktet i trykkpartiet i apparatet i henhold til oppfinnelsen.

For å komplettere forståelsen av de mulig forekommende uregelmessigheter i fibrenes overflatepartier sies fibrene å være sagtakket når der er et blottlagt ytre lav av en fibervegg og fibrene er trinnvis takket. Fordypninger og uregelmessigheter synes for det første å komme av feil i fibrenes hule veggstruktur og for det annet av brudd-retningen i fiberbuntene som normalt er omsluttet av fiberstråler som danner et bånd rundt fiberlegemet.

Ved de moderate forhøyede trykk og tilsvarende tempera-turer som anvendes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er det interessant å konstatere at den type overflateuregelmessigheter som frembringes i fibrene, blottlegger mikrofibrillære overflater som er rike på cellulose og inneholder mindre mengder hemicellulose og lignin. Dette er i motsetning til belegningen av lignin og hemicellulose som normalt forekommer ved kjente frem-gangsmåter og det antas at dette bidrar til den kjens-gjerning at i trykkpartiet i apparatet tilveiebringer raffineringsbetingelsene bedre fibre og fiberbunter som er langt mer mottagelig for viderebearbeiding til kvalitetspapirprodukter, enn hva normalt skulle forventes. Det er på grunn av arten at de dannede uregelmessigheter at fiberflatene etter atmosfærisk raffinering binder og opp-fører seg gunstig ved maling og resulterer i ytterligere fibrillering og lamellering, hvilket er ønskelig for ut-vikling av bindestyrke ved fremstilling av kvalitetspapir. Det er denne evne hos fibrene til å frembringe ytterligere fibrillering og lamellering som er ytterst viktig.

Det vises påny til fig. 1. Når materialet fra dobbelt-skiveraf f inøren 25 strømmer gjennom ventilen 31, befinner råmaterialet sammen med innesluttet fuktighet seg ved tilnærmet den samme forhøyede temperatur som i apparatets trykkparti. Dette material i form av fibre og fiberbunter som tidligere beskrevet, blåses gjennom ventilen 31 og til det tangensiale innløp i syklonseparatoren 33. Det vil være en viss temperaturreduksjon umiddelbart etter ventilen. Ved innløpet til separatoren vil det innkommende material treffes på tvers av en kjølende vanndusj som er rettet i rett vinkel på materialets innstrømningsretning. Dette gjennomfukter fiberproduktet bestående overveiende av fibre sammen med fiberbunter og reduserer dets konsistens. Resultatet av den konvensjonelle syklonseparering er at eventuell damp slippes ut gjennom separatorens utløpsdyse mens det avkjølte fiberprodukt slippes- ut gjennom syklonens bunn i en virvlende bevegelse fra det tangensiale innløp til den koniske separators spiss. Denne prosess hindrer fiberproduktet fra å bli utsatt for atmosfæriske betingelser før avkjøling, hvilket ville nedsette dets lyshet.

På denne måte hindres en fortidlig kontakt med oksygen for fiberproduktet fra trykkpartiet hvilket ville gjøre fibrene mørkere og forringe dem.

Fra separatoren 33 føres det gjennomfuktede fiberprodukt ved hjelp av skruen 38 til en ved atmosfærisk trykk arbeidende dobbeltskiveraffinør 39. Sistnevnte vil ytterligere raffinere fiberproduktet fra trykkpartiet for å

øke innholdet av enkeltfibre. Dessuten bevirker den atmosfæriske dobbeltskiveraffinør som følger etter over-trykkraffinøren en fibertilstand som merkbart reduserer fibrenes fylde. Som tidligere antydet er raffinøren 39

en dobbeltskiveraffinør av den art som tidligere beskrevet under henvisning til dobbeltskiveraffinøren 25.

Avhengig av fiberproduktets endelige anvendelse kan det anordnes ytterligere atmosfæriske raffinører etter hverandre. Antallet av slike raffinører har bare betydning med hensyn til kravene for den endelige anvendelse. Under henvisning til diagrammet i fig. 3 vil det ses at det f.eks. kan være to raffinører 39 i serie for fremstilling av et ytterst høykvalitets avispapir.

Den beskrevne fremgangsmåte og det beskrevne apparat gir ikke bare et merkbart forbedret sluttprodukt, men med-fører også samtidig en meget merkbar energibesparelse. Videre er det skapt en "frihet" i fiberproduktet i en grad som kreves for kvalitetspapir. Fibrene er sterke uten merkbart tap i rivefaktoren. Deres bruddlengde er øket og deres lyshet opprettholdt. Det mest bemerkelsesverdige er imidlertid den uventede reduksjon av fiberproduktets fylde. Dette bevirker at fibrene lett fletter og filtrer seg sammen, slik at under fremstilling av et papirark kan man forme et ark av redusert tykkelse og tynnere enn hva tidligere har vært mulig. Med hensyn til avispapir for eksempel betyr dette at i en rull av gitt diameter vil det oppnås en langt større lengde papir. Dette er opp-fyllelsen av et viktig behov for avispapirindustrien.

Et annet trekk ved apparatet i henhold til oppfinnelsen

er at fiberproduktet som kommer ut fra apparates trykkparti kan ha tilnærmet samme fuktighetsinnhold som det naturlige råmaterial som mates inn i apparatet for fremstilling av fiberproduktene.

De foretrukne betingelser i trykksegmentet er blitt beskrevet. Imidlertid kan det være mange variasjoner som materielt sett ikke endrer fordelene ved fremgangsmåten. Eksempelvis kan trykket varieres innen de angitte grenser og kondisjoneringstiden før innløpet i raffinøren varieres med ét minutt mer eller mindre uten å avvike fra hoved-hensikten med oppfinnelsen og under opprettholdelse av dens fordeler. Dessuten kan, avhengig av raffinørskivenes adskillelse innen det angitte område som er direkte avhengig av råstoffets art og det forønskede sluttprodukt, energiforbruket variere , men vil i foretrukne miljøforhold ikke overskride 350 kWh/tonn.

Ytterligere utførelsesformer av apparatet og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er skjematisk vist i fig. 3, 4 og 5. Av fig. 3 vil det ses at der er en første og annen dobbeltskiveraffineringsprosess under atmosfæriske betingelser. Denne ytterligere atmosfæriske raffinering minsker fiberproduktets "frihet", men øker de enkelte fibres mulighet for sammenfletting og sammenknytting ved fremstillingen av fiberproduktene.

En annen utførelsesform er illustrert i fig. 4. I dette tilfelle er det før flisbingen 10 og apparatets trykkparti, mellom et første råstoff-forråd og flisbingen 10, anordnet en presse 60, fortrinnsvis av den type som på markedet er kjent som en "Pressafiner". I denne skruepresse eller "Pressafiner" foregår en kontinuerlig mating fra råstoff-forrådet til flisbingen 10 hvorunder der skjer en styrt pressing og klemming av råmaterialet. Hensikten er til en viss grad å løsne fibrene i råmaterialet og samtidig ekstrahere ut en del av harpiksinnholdet og farvestoffer. Dette vil øke råmaterialets konsistens i en viss grad før det føres til flisbingen 10 og derfra føres over i ventilen 15 og videre gjennom apparatets trykkparti som tidligere beskrevet. Resultatet er at det skjer en ytterligere reduksjon av apparatets energibehov ved råstoffets behandling i dobbeltskivetrykkraffinøren. Den vesentlige fordel med anordningen av en "Pressafiner" er følgelig en energibesparelse og en reduksjon i slitasjen på raffinør-skiveflåtene grunnet den reduserte belastning.

I fig. 5 er det istedenfor en "Pressafiner" vist i fig. 4 anordnet hva som på markedet går under betegnelsen "Impressafiner" 61. Sistnevnte tjener ikke bare til å presse og klemme, men også som et middel til å innføre i selve råmaterialet en væske som enten kan være vann eller en kjemisk løsning. Det bemerkes at i dette apparat er trykkmiljøet mellom ventilene 15 og 31 det samme som tidligere beskrevet.

Da som vist, det naturlige råmaterial leveres gjennom skruepressen, som her består av en "Impressafiner" skjer der en mekanisk pressing og klemming av materialet, hvilket bevirker en mekanisk separasjon av fibrene og. åpning av råmaterialet. En begrenset mengde væske, som kan være vann eller en kjemisk løsning, tilføres i huset til "Impressafiner"-en som sørger for at væsken innføres i råmaterialets fragmenter for derved å øke deres fuktighetsinnhold. En kjemisk fremgangsmåte kan anvendes for innføring av for eksempel 1 til 2 vektprosent natrium-sulfitt i råmaterialet, basert på ovnstørr ved. Innføring eller impregnering av råmaterialet på denne måte med nevnte eller andre kjemikalier resulterer i en forbedring av sluttproduktets styrke og lyshet, hvilket er påvist ved forsøk. Det bemerkes at den mengde væske som innføres i "Impressafiner"-en, reguleres for å hindre forekomst av uønsket fri væske.

Mens det i dette tilfellet kan være en variasjon i kon-sistensen fra mellom ca. 40 og 42% til 34%, er situasjonen fremdeles den at når råmaterialet transporteres gjennom ventilen 15 til kammeret 17 og skruen 23 for levering til raffinering i raffinøren 25, ledsages det ikke av fri væske eller kjemikalium. Slik oppfinnelsen realiseres i henhold til strømningsdiagrammet i fig. 5, skjer bare en tilsetning av et kjemikalium til råmaterialfragmentene, hvilket vil gi de resulterende fibre den forønskede forbedring i lengde, styrke og lyshet. Systemet vil forøvrig operere som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1.

Foreliggende oppfinnelse har resultert i uventede og ikke nærliggende resultater. Den tilveiebringer midler for utnyttelse av fordelene med raffinering i en dobbeltskive-raffinør hvorved fremstilles et raffinert kvalitetstre-masseprodukt med minimal fylde. Den åpner nye veier for reduksjon av omkostningene med høykvalitets papirprodukter, inklusive forbedret avispapir. Den tilveiebringer videre muligheter for å minske energibehovet for et tremasse-raffineringsapparat.

De foreskrevne trykk- og temperaturbetinaelser uten nærvær

av store mengder væske ikke bare utelukker behovet for kostbare væskebehandlingssystemer og styringsanordninger,

men fjerner også problemet med luft- og vannforurensninger

ved utøvelsen av oppfinnelsen. Mens teorien bak de uventede resultater og oppnådde fordeler ved foreliggende fremgangsmåte og apparatur ikke fullt ut er klarlagt er det ikke desto mindre fastslått at det er oppnådd hittil ikke forventede fordeler og åpenbare resultater ved oppfinnelsen.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for raffinering av rått fibermaterial, ved at materialet føres gjennom et kammer som er lukket mot omgivelsene, og deretter føres, uten at trykket minsker, til en raffinør, der materialet passerer mellom to raffinørskiver som roterer innbyrdes motsatt idet materialet tilføres kammeret (17) i en tilstand hovedsakelig uten annen fri væske enn den som inneholdes i selve materialet, karakterisert vedat det i kammeret (17) og raffinøren (25) ved hjelp av damp opprettholdes en temperatur i området 130-140°C, og et tilsvarende overtrykk for å hindre at det finnes eller dannes fri væske og for å hindre irreversible forandringer av tilstanden for bindemidlet i materialet, slik at det bare skjer en moderat mykning av bindemidlet uten at dette danner et belegg på fibrene før fiberoverflåtene gjennombrytes, og av avstanden mellom raffinørskivene (27, 28) avpasses slik, eller materialet passerer mellom skivene i en slik mengde pr. tidsenhet, at hovedsakelig bare overflateområdene av fibrene fibrilleres.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat tiden som forløper mens materialet føres gjennom kammeret (17) og mellom raffinørskivene (27, 28) ikke overstiger 2 minutter.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert vedat tiden er begrenset til omtrent 1 minutt.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3,karakterisert vedat fibrene og fiberbuntene som har passert den første raffinør (25) føres til en annen raffinør (39) som arbeider under atmosfæretrykk, for ytterligere behandling ved hjelp av to raffinørskiver med innbyrdes motsatt rotasjon.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4,karakterisert vedat fibrene og fiberbuntene kjøles under overføringene fra den første til den annen raffinør.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat fibrene og fiberbuntene utsettes for sentrifugal-separering under over-føringen fra den første til den annen raffinør.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-6,karakterisert vedat bindingen mellom fibrene i materialet løses mekanisk før materialet tilføres den første raffinør (25).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat materialet usettes for sentrifugal-separering etter å ha passert raffinøren, og at det deretter behandles i en annen skiveraffinør under atmosfæretrykk.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 6,karakterisert vedat gass fra fibrene og fiberbuntene fjernes ved sentrifugal-separeringen før fibrene og fiberbuntene raffineres ved atmosfæretrykk.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert vedat fibrene og fiberbuntene fuktes etter å ha passert gjennom den første raffinør.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 9,karakterisert vedat fuktingen skjer etter at fibrene og fiberbuntene er ført inn i en separator for sentrifugal-separering.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat bindingen mellom fibrene i materialet løses mekanisk før materialet til-føres kammeret, og at det anvendes midler for å bevege materialet gjennom kammeret til den første raffinør.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-11,karakterisert vedat avstanden mellom raffinørski vene (27, 28) i den første raffinør (25) holdes mellom 0,13 og 1,00 mm, for å bevirke at fibrilleringen av fibrene hovedsakelig bare skjer i overflateområdene.

14. Apparat for raffinering av rått fibermaterial ved at materialet føres gjennom et kammer som er lukket mot omgivelsene og deretter til en skiveraffinør (25) med to innbyrdes motsatt roterende skiver (27, 28), idet apparatet omfatter midler (18) for å føre materialet gjennom kammeret (17) og deretter mellom skivene i raffinøren, samt midler for å tilføre damp til kammeret og/eller raffinøren, for å opprettholde et overtrykk,karakterisert vedat overtrykket er på 1,4 til 2,8 kp/cm 2 og den tilsvarende temperatur dermed i området 130-140°C, for å hindre irreversible forandringer av tilstanden for bindemidlet i materialet, slik at det bare skjer en moderat mykning av bindemidlet, og at avstanden mellom skivene i raffinøren er avpasset hovedsakelig til bare å bevirke fibrillering av fibrenes overflateområder.

15. Apparat som angitt i krav 13,karakterisert vedat det i tilslutning til kammeret (17) og raffinøren (25) er anordnet midler for å kjøle materialet som kommer fra raffinøren, før materialet bringes under atmosfæretrykk, idet en annen raffinør (39) er innrettet til å motta materialet etter kjølingen og til å omdanne materialet til langstrakte, lyse og sterke fibre med god evne til innbyrdes sammenbinding, egnet til fremstilling av tynt, arkformet material.

16. Apparat som angitt i krav 14,karakterisert vedat midlene for kjøling er sammenbygget med en sentrifugal-separator (33).

17. Apparat som angitt i krav 13-15,karakterisert vedat det omfatter midler (11) for å løse bindingen mellom fibrene før materialet tilføres kammeret (17).

18. Apparat som angitt i krav 16,karakterisert vedat det omfatter midler for tilførsel av kondisjoneringsvæske til de løsgjorte fibre før materialet tilføres kammeret (17), samt en anordning for å føre materialet til kammeret hovedsakelig uten medfølgende fri væske.

19. Apparat som angitt i krav 13,karakterisert vedat en syklon-separator (33) er anordnet etter raffinøren (25), for å tilføres materialet, hvilken syklon-separator er utstyrt med midler for kjøling av materialet ved sitt innløp, innrettet til å sprøyte væske inn i strømmen av material fra raffinøren.

20. Apparat som angitt i krav 19,karakterisert vedat i det minste en dobbeltskiveraffinør (39) er tilkoblet sentrifugal-separatoren for ytterligere behandling av materialet som kommer ut av separatoren.

21. Apparat som angitt i krav 13-18,karakterisert vedat ventilanordninger er montert ved henholdsvis innløpet til kammeret (17) og utløpet fra raffinøren (25) som arbeider under overtrykk, idet ventilanordningen ved innløpet er en dreieventil med lommer for å motta material fra et forråd og å føre materialet til kammeret, og at det i tilknytning til dreieventilen er anordnet midler for å tømme lommene og å føre materialrester tilbake til forrådet, samt midler for å fjerne trykk-fluid fra materialet som føres tilbake til forrådet.