FI63277C - Foerfarande foer framstaellning av traefiberplattor - Google Patents

Description

RSäF^I [ft] (11)KUULUTU$JULKAISU ..,- flSSjft lJ p ' UTLÄGONINOSSKRIFT O Olit C.4_ Patentti myönnetty 10 05 1933 ” Patent cedJelat ^ ^ (S1) Kv.lk.3/fn«.CI.3 D 21 J 1/00 SUOMI—FINLAND (M) *********-nm>wiwaiu*n 2663/7¾ . (22) Hak«ntop«lvi—AaMMnpAg ll.O9.7l* ' ' (23) AlkupMvi—01W|h*t»d»| 11.09.7¾ (41) Tulkit IuIMmImI — UvK offwtilg ^5 03 75 j» rekisteri hallita· . NkhUvU(jipMM „ ’ *

Patent· och registentyrelaen ' AinMuui utbgd odi utUkrtfcm publicand 3l.01.o3 (32)(33)(31) W*T luollmn -»UH prtortm li*.09.73

Ruotsi-Sverige(SE) 7312580-9 (71) Isorel S.A., 3, avenue General de Gaulle, 92 Puteaux, Ranska-Frankrike(FR),

Stig Daniel Selander, Fredrikshovsgatan 5> S-115 22 Stockholm, Ruotsi-'

Sverige(SE) (72) Stig Daniel Selander, Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE),

Bernard Marechal, Casteljaloux, Corrado d'Andrea, Arpajon,

Ran ska-Frankrike(FR) (7¾) Oy Kolster Ab (5l*) Menetelmä puukuitulevyjen valmistamiseksi - Förfarande för framställning av träfiberplattor

Keksintö kohdistuu muotokappaleiden valmistamiseen lignosel-luloosapitoisesta materiaalista märkämenetelmän mukaan, joita seu-raavassa kutsutaan yhteisellä nimellä "puukuitulevyt" (kovat, puolikovat tai pehmeät) ja jolloin menetelmä käsittää seuraavat työvaiheet: 1. kuitujen valmistaminen, jotka 2. lietetään kiertoveteen - prosessiveteen - ja 3. muotoillaan kosteiksi arkeiksi, joista mekaanisesti poistetaan vesi valuttamalla tai puristamalla tai käyttäen molempia tapoja yhdessä, 3. kosteat arkit kuivataan johtamalla lämpöä, 5. suoritetaan lämpökäsittely ja ilmastointi ja 6. palautetaan mekaanisesti erotettu vesi kiertovesisysteemiin uuden kuitulietteen valmistamiseksi.

Jotta tällaisessa valmistusketjussa olisi mahdollista käyttää täysin suljettua kiertovesisysteemiä, siis päästämättä prosessivettä ympäristöön, täytyy käytettävän kuitumateriaalin kuiva-ainepitoisuuden olla huomattavasti suurempi kuin kostean arkin ennen sen loppu- 2 63277 kuivausta lämpökäsittelyllä mekaanisen paineen alaisena tai ilman painetta haluttuun tiheyteen.

Valmistettaessa esim. kovalevyjä on tavanomainen paine lämpö-puristuksessa suuri ja usein vaaditaan noin 50 %:n kuiva-ainepitoisuus kosteassa arkissa mekaanisen puristusvaiheen päätyttyä niin, että veden loppuosa poistuisi haihtumalla. Näin suurta kuiva-ainepitoisuutta ei voida saavuttaa ennen haihduttamista tavanomaisessa märkämuokkauskoneessa, jossa tavallisesti saavutetaan korkeintaan 30 - 40 %:n kuiva-ainepitoisuus. Kuiva-ainepitoisuuden suurentaminen 30 %:sta 55 %:iin voidaan suorittaa vain korkeapainepuristimissa, esim. tasopuristimissa, vaadittavan paineen ollessa esim 50 - 75 2 kp/cm . Tämän vuoksi täytyy tämä vedenpoisto suorittaa erillisenä puristusvaiheena ennen kuumapuristusta tai sitten suoraan muotoilu-koneeseen liitetyssä puristusosassa. Kuitenkin on täysin mahdollista suorittaa viimeinen mekaaninen veden puristaminen pois kuumapuris-timessa, jos poistunut vesi kootaan ja palautetaan takaisin kierto-vesisysteemiin. Kuumapuristimen korkean lämpötilan vuoksi liittyy tähän kuitenkin määrättyjä epäkohtia siirappimaisten tai hartsimais-ten päällysteiden muodostuessa.

Kuten edellä on mainittu, täytyy saapuvan puukuidun kuiva-ainepitoisuuden olla huomattavasti suurempi kuin kostean arkin ennen loppukuivausta, jos märkäarkin muotoilun tulee tapahtua täysin suljetussa kiertovesisysteemissä. Kovalevyjä valmistettaessa täytyy tämän vuoksi kuitujen kuiva-ainepitoisuus nostaa ennen liettämistä aina 60-75 %:iin asti. Kuitumateriaalin suuri kuiva-ainepitoisuus mahdollistuttaa sen, että voidaan lisätä määrättyjä määriä tuoretta vettä esim. painevesitiiviistä säiliöstä ilman kiertovesimäärän liiallista suurenemista.

Jos käytetään erittäin kuivaa puuta, kuiva-ainepitoisuus 70 - 80 %, jota voidaan saada varastoimalla tai kuivaamalla keinotekoisesti puuta, on mahdollista valmistaa riittävän suuren kuiva-ainepitoisuuden omaavaa kuitumassaa, tavallisesti kuitenkin puun kosteuspitoisuus on niin suuri, tai täytyy lisätä niin paljon vettä kuidutuksessa, että kuitumateriaalin kuiva-ainepitoisuus on liian pieni.

Kuitumassa voidaan ilmeisesti kuivata kaikilla tunnetuilla ja sopivilla tavoilla, mutta vakiollisen ja riittävän suuren kuiva-ainepitoisuuden takaamiseksi kuitumateriaaliin, on edullista valmistaa kuitumassa ruotsalaisen patentin n:o 355,617 mukaisesti, jolloin 3 63277 puu kuidutetaan kyllästetyssä höyryatmosfäärissä ja poistuvaa kui-tumassaa kuivataan jatkuvasti kuiva-ainepitoisuuteen, joka voi vaihdella laajoissa rajoissa, esim. 40 - 90 %:a, tavallisesti 60 - 75 %:a ja lietetään sitten kiertoveteen mahdollisesti lisäämällä jonkin verran tuoretta vettä, muotoillaan ja puristetaan tai pelkästään kuivataan. Jos kuitumateriaalin kuivaus tapahtuu sopivaan kuiva-ainepitoisuuteen, voidaan kuitulevyt valmistaa täysin suljettua kiertovesisysteemiä käyttäen prosessivettä poistamatta, jolloin saadaan ympäristön suojelun suhteen edullinen menetelmä.

Kuiduttaminen paineen ja kohotetun lämpötilan alaisena tapahtuu tavallisesti 160 - 170°C:n lämpötila-alueella. Orgaanisten aineiden liukeneminen on silloin verrattain suuri, 7 - 10 %:a ja ne rikastuvat vähitellen kiertävään prosessiveteen. Tämän vuoksi on suositeltavaa käyttää matalampia lämpötiloja, 130 - 150°C ja lyhyttä esi-lämmitysaikaa, jolloin liukeneminen voidaan rajoittaa 4-5 %:iin ja saadaan poistovesi, joka sisältää vähemmän liuenneita orgaanisia aineita. On kuitenkin huomattava, että poistovesi sisältää verrattain suuria pitoisuuksia hydrolysoitunutta hemiselluloosaa, dekstriinejä, pienimolekylääristä ligniiniä ja vieläpä hartseja. Nämä erilaiset aineet aiheuttavat saostumia prosessiveteen ja voivat aiheuttaa tahroja valmiisiin levyihin seurauksena laadun laskeminen ja voivat ne lisäksi aiheuttaa tulipaloja puristetun levyn lämpökäsittelyssä.

Nyt on yllättävästi osoittautunut, että tahrojen ja tulipalojen esiintyminen voidaan keksinnön avulla suljetussa kiertovesisys-teemissä estää täydellisesti. Keksinnölle on täsmällisesti sanottuna tunnusomaista se, että kiertoveteen lisätään formaliinia ja että kiertovesi homogenisoidaan ja syntyvät saostumat ja/tai hiutaleet dispergoidaan tehokkaalla sekoittamisella. Tämä erittäin merkityksellinen vaikutus on vahvistettu käytössä tehdasmaisessa mittakaavassa. Keksinnön mukaan voidaan valmistaa siten täysin moitteettomia puukuitulevyjä ilman tahroja ja tasavärisinä täysin suljetussa kier-tovesisysteemissä, jos vesiliuokseen aika ajoin tai jatkuvasti lisätään formaliinia edullisesti 0,02 - 0,2 %:a kuitujen painosta. Ho-mogenisointi voidaan tedä yksinkertaisimmin siten, että sijoitetaan tehokas sekoitin tai dispergointilaite kiertovesisäiliöön. Formaldehydin läsnäolo on merkittävä saostumien tekemiseksi niin sanotusti vaarattomiksi. Käytettäessä suljettua kiertovesisysteemiä 65 - 75° Csn tai korkeammissa lämpötiloissa ei tavallisesti esiinny vaaraa limanmuodostukseen, mitä tavallisesti esiintyy matalammissa 4 63277 lämpötiloissa, esim. 40 - 65°C. Tässä lämpötila-alueessa voidaan limanmuodostus pitää valvonnan alaisena vain lisäämällä formaliinia.

Kiertoveden matala lämpötila voi kuitenkin määrätyissä olosuhteissa olla merkittävä, esim. höyryhäviöiden vähentämiseksi muotoiltaessa, jolloin ilma ja työympäristö muodostusasemassa paranevat, etu, joka seuraa suoraan tässä esitetystä kiertoveden käsittelystä.

Voidaan myös ilman bakteerikasvun vaaraa varastoida esitetyllä tavalla käsitelty prosessivesi.

Kiertoveden laadun parantamiseksi voidaan samanaikaisesti esitetyn käsittelyn kanssa suodattaa kiertovesi tai käsitellä sitä lietelingossa.

Saostumien vähentämiseksi edelleen on tarkoituksenmukaista säätää pH kuitulietteessä arvoon 3 - 4,5, tavallisesti arvoon 3,4 - 4, neutraloimalla ja lisätä sen jälkeen Ai- ja Fe-ioneja liuenneiden hartsien ja muiden orgaanisten aineiden sitomiseksi kuitumateriaaliin.

Toinen täysin suljetun kiertovesisysteemin etu on, että lisättäessä väripigmenttejä, tekohartseja, vahoja ja/tai tulensuoja-aineita, esim. erilaisia suoloja, voidaan työskennellä pienimmän mahdollisen lisäysmäärän kanssa tai tapauksessa, jolloin näiden ylimääriä on läsnä, välttää niiden häviöitä.

Sama menetelmä on pitkähkön teollisuuskäytön aikana osoittautunut käyttökelpoiseksi valmistettaessa huokoisia puukuitulevyjä, jolloin ei käytetä kuumapuristusta, vaan märkäarkkien koko vesimäärä muotoilun jälkeen poistetaan haihduttamalla telakuivaajassa tai vastaavassa. Edellytys tämän tuloksen saavuttamiseksi on, että myös tällöin käsiteltävän kuitumateriaalin kuiva-ainepitoisuus ennen liet-tämistä on suurempi kuin märkäarkin kuiva-ainepitoisuus ennen lop-pukuivausta.

Keksintöä esitellään tarkemmin seuraavassa mukaanlitettyihin piirroksiin viitaten, jolloin kuvissa 1-3 on esitetty valmistuskaa-vio kolmen keksinnön toteutusmuodon mukaan. Eri kuvissa on vastaaville osille annettu samat merkinnät.

Raaka-ainevarastosta, kuten puuvarastosta 10, johdetaan lähtömateriaali laitteeseen 12, jossa se pienennetään hakkaamalla pieniksi paloiksi, esim. hakkeeksi tai lastuiksi, jotka sitten kuljetetaan siiloon 14 putken 16 kautta. Täältä kulkevat lastut kuidutus-asemaan 18, jossa ne kuidutetaan tai raffinoidaan yhdessä tai useammassa vaiheessa. Raakamateriaalin hienontaminen kuitumassaksi voi 63277 tapahtua joko normaaliympäristössä tai ylipainetta ja kohotettua lämpötilaa käyttäen ja edullisesti höyryätmosfäärissä.

Kuitumassa johdetaan sitten putken 20 kautta kuivausasemaan 22, jonka lävitse johdetaan kohotetussa lämpötilassa olevaa kaasua tai ilmaa. Tämän kaasun lämmitys voi tapahtua lämmönvaihtajassa 24 höyryn tai kuuman veden avulla. On myös mahdollista muodostaa kuumia kaasuja lämpögeneraattorissa. Kuumat kaasut imetään kuivaus-aseman 22 lävitse sykloniin 26 puhaltimen 28 avulla, jolloin kuidu-tusasemasta 18 putken 20 kautta poistuva kuitumassa siirtyy mukana ja kuivataan kuivausasemassa kuiva-ainepitoisuuteen, joka on suurempi kuin viimeisen mekaanisen kuivausvaiheen jälkeen prosessin myöhemmässä vaiheessa, kuten seuraavassa tarkemmin esitetään. Kuivauksessa vapautunut vesihöyry poistuu syklonista 26 ja imurista 28 ulkoilmaan ja kuivattu kuitumassa putoaa alas massasäiliöön 30 muodostaen se samanaikaisesti vesisuspensioksi putkesta 32 joko sykloniin tai säiliöön 30 suoraan johdetun kiertoveden avulla. Massasus-pensio pumpataan pumpun 33 avulla ja putken 34 kautta muodostusase-maan 36, jossa levyaines käsitellään tunnetulla tavalla poistamalla vesi, kuten valuttamalla, ja johdetaan päättymättömänä nauhana liikkuvalle viirakankaalle 38. Tällöin poistuu pääosa kuljetusnesteenä toimivasta kiertovedestä, joka suppilon 40 avulla johdetaan prosessi-vesisäiliöön 42.

Kuvan 1 mukaisessa toteutusmuodossa suoritetaan levyaineelle lisäksi veden mekaaninen puristaminen nestemäisessä muodossa esipu-ristimessa 44. Tästä poistuva kiertovesi kootaan suppilon 46 avulla sopivaan erilliseen kiertovesisäiliöön 48, joka putken 50 ja pumpun 52 välityksellä on yhteydessä pääsäiliöön 42.

Yhdistetyssä kuuma- ja painepuristimessa 54 tapahtuu sitten levyjen loppukuivaus. Kuiva-ainepitoisuus on ennen tätä puristinta nostettu esim. 50 - 55 %:iin niin, että kaikki jäljellä oleva vesi poistuu höyrynä. Prosessiin kuuluu lisäksi lämpökäsittelyasema 56, ilmastointiasema 58 ja sahausasema sinänsä tunnetulla tavalla.

Kiertovesisäiliöön 42, vastaavasti 48, on keksinnön mukaan sijoitettu yksi tai useampia moottorikäyttöisiä sekoittimia 62 tai 64, jotka pitävät kiertoveden sen mukana seuraavine kiinteine aineineen jatkuvasti voimakkaassa kiertoliikkeessä niin, että kierto-vesi homogenisoituu ja saostumia ja hiutalemuodostusta sälilöissä vastustetaan voimakkaasti. Kun sitten kiertovesi pumpun 66 ja putken 32 kautta palautetaan sykloniin 26 tai säiliöön 30 uuden 6 63277 vesisuspension muodostamiseksi kuivatusta kuitumassasta, jakautuvat kiertoveteen liuenneet tai sekoittuneet aineet tasaisesti suspensioon sen siirtyessä muotoiluasemaan 36. Edelleen lisätään formaliinia tai formaldehydiä vesiliuokseen tankista 68 ja putken 70 kautta säiliöön 42 sopivina annoksina edellä esitetyn perusteella. Lisäämällä formaldehydiä hajoavat tai muuttuvat kiertovedessä olevat aineet siten, että niitä ei havaita valmiissa levyissä. Voimakas sekoitus säiliössä 42 takaa myös sen, että formaliini jakautuu tasaisesti kierto-veteen.

Kiertovesisäiliöiden 42 ja 48 tilavuus on edullisesti niin suuri, että koko systeemissä kiertävä prosessivesi mahtuu niihin niin, että myös käytön keskeytyessä ei kiertovettä pääse ympäristöön.

Kuivausasemassa 22 poistetaan niin paljon vettä kuitumassasta, että sen kuiva-ainepitoisuus ennen kuuraapuristinta 54 voidaan pitää sopivana niin, että vesi poistuu kuumapuristimessa pelkästään haihtumalla. Esimerkkinä voidaan mainita, että jos kuiva-ainepitoisuus ennen kuumapuristinta on suuruusluokaltaan 50 - 55 %:a, voi se kui-vausaseman 22 jälkeen olle 65 - 75 %:a. Tämän vuoksi on myös mahdollista, että määrätyissä rajoissa voidaan lisätä tuoretta vettä, esim. putken 72 kautta sumutus- tai ruiskutusjärjestelmään 74 muotoiluase-massa 36 mm. kovakuitulevyjen pintaominaisuuksien parantamiseksi. Tuore vesi voi mahdollisesti sisältää haluttuja kemikaaleja, joiden tulisi sisältyä lopputuotteeseen. Kuten edellä esitetystä käy ilmi, säilyy kiertovesi täysin suljetussa systeemissä siten, että mitään päästöä ympäristöön ei tapahdu.

Kuvan 2 mukainen toteutusmuoto eroaa edellä olevasta siinä, että esipuristin 44 puuttuu, jolloin puristin 54 vastaa sekä veden loppupoistamisesta että loppukuivauksesta erotettaessa vettä haihduttamalla. Vesi kootaan kiertovesisäiliöön 48, joka on varustettu sekoittimella 64 ja on putken 50 ja pumpun 52 kautta yhteydessä pääsäiliöön 42. Tässä tapauksessa voi levyaineen kuiva-ainepitoisuus kuumapuristimessa 54 olla 30 - 35 %:a, siis pienempi kuin edeltävässä tapauksessa, so. mekaanisesti puristamalla poistetun veden määrä on likimain yhtä suuri puristimessa 54 kuin aikaisemmin puristimessa 44.

Kuvan 3 mukainen toteutusmuoto on erikoisesti tarkoitettu huokoisten kuitulevyjen valmistamiseen, jolloin myös kuumapuristin 54 jää pois. Loppukuivaus lämmössä tapahtuu esimerkiksi telakuivu-rissa 76 varustettuna imurilla 78 kuivauksessa poistuvaa höyryä varten. Tässä tapauksessa voi muodostusaseman 36 jälkeen olla asennettu

Claims (3)

7 63277 yksi tai useampia puristustelaparia 80, jotka siten muodostavat mekaanisen vedenerotuksen loppuvaiheen. Tässä tapauksessa voi levyai-neen kuiva-ainepitoisuus ennen lämmityskuivausta olla esim. 40 - 45 %:a, joka arvo alittaa ja aivan oleellisesti alittaa kuitumassan kuiva-ainepitoisuuden välittömästi ennen esikuivausasemaa 22. Keksintö ei luonnollisesti ole rajoittunut esitettyihin toteutusmuotoihin, vaan voidaan sitä muunnella eri kohdissa keksinnön perusteena olevan idean alueella.

1. Menetelmä puukuitulevyjen valmistamiseksi, jossa ligno-selluloosapitoinen materiaali kuidutetaan ainakin yhdessä vaiheessa ja lietetään kuljetusnesteessä, minkä jälkeen se muotoillaan muodos-tusasemassa mekaanisella vedenpoistolla ja levyt edelliseen liittyen kuivataan lopuksi haihduttamalla vesi, jolloin lignoselluloosapi-toinen materiaali ennen liettämisvaihetta saatetaan kuiva-ainepitoisuuteen, joka on suurempi kuin levyjen kuiva-ainepitoisuus ennen loppukuivausta ja jolloin em. mekaanisessa vedenpoistossa materiaalista erotettu vesi johdetaan kiertovetenä takaisin lietteeseen, tunnettu siitä, että kiertoveteen lisätään formaliinia ja että kiertovesi homogenisoidaan ja syntyvät saostumat ja/tai hiutaleet dispergoidaan tehokkaalla sekoittamisella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että homogenisointi tapahtuu kiertovesisäiliöissä.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että formaliinia lisätään 0,02 - 0,5 %:n suuruinen määrä kuitujen painosta laskettuna.