SE527041C2 - Förfarande för selektivt avlägsnande av märgstråleceller ur cellulosamassa - Google Patents

Description

25 30 n Q | o oo 527 041 cellulosamassan skall användas till. Ett stort problem med märgstrålecellerna är dess form och storlek. De är mycket små och har en rektangulär, tegelstensliknande form. Vidare innehåller de tjocka cellväggarna jämförelsevis mycket lignin och även övergångsmetall- halten är mycket hög i jämförelse medXde vanliga ved- och massafibrerna. Till detta kommer en kraftigt förhöjd hartshalt i dessa celler i jämförelse med nämnda ved- och massafibrer.

Bindningsförrnågan hos obehandlade märgstråleceller är underlägsen bindningsfórrnågan hos vanliga massafibrer. Denna bindningsfönnåga kan förbättras om märgstrålecellema behandlas på något, helst kemiskt eller biotekniskt, sätt. Av detta förstås dels, att märgstrålecellema i mekaniska massor leder till fler och/eller åtminstone större problem än märgstrålecellema i kemiska massor och dels vad gäller märgstrålecelleri främst mekaniska massor så kan de eventuellt tas tillvara efter det att dessa först avlägsnats ur cellulosamassan och därefter tillförts någon oxidations(bleknings)kemikalie, exempelvis någon peroxid.

Man har varit inne på, att en gång för alla avlägsna märgstrålecellerna ur massan genom att ansamla dessa i en rejektfraktion, som stöts ut ur massaframställnings- processen. Problemet därvidlag att i rejektet ansamlas mycket annat material än märgstråleceller inkluderande värdefulla vanliga massafibrer, som råkat bli dåligt bearbetade samt bra finmaterial. Detta innebär, att rej ektmängden blir oacceptabelt stor ledande till en klar ekonomisk belastning, exempelvis vid en efterföljande pappersframställning.

I den amerikanska patentskrifien 4,73l,l60 visas hur man fraktionerar mekanisk massa i ett tidigt skede och bildar två materialströmmar, en huvudmaterialström innehållande vanliga eller prima massafibrer och en minoritetsmaterialström innehållande så kallat finmaterial eller ”fines”, som inkluderar märgstråleceller. Dessa båda massa- suspensionsströmmar blekes var för sig, exempelvis med väteperoxid, och det är föredraget, att huvudmassasuspensionsströmmen utsättes för förträngningsblekriing, vilken blekningsteknik inte kan användas för ñmnaterialströmmen. Sedan respektive blekning är klar kan de två material- eller massaströmmarna sammanföras till en massaström för vidare transport till exempelvis en pappersmaskin.

Om man ser närmare på hur fraktioneringen av massan för att avlägsna, bland annat, märgstrålecellerna ur huvudmassasuspensionsströmmen går till finner man, att 000 00 I 0 0000 0 0 00 I000 0 ut 0 0 0 I 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I 0 0000 00 00 000 0000 0 10 15 20 25 30 527 041 "ft lignocellulosamaterialet (veden) raffineras i två steg och däreñer föres cellulosamassa- suspensionen till en fraktioneringsapparatur 15, som uppdelar suspensionen i en prima massafiberdel, som borttöres via ledningen 18 och en finmaterialdel (”fines”), som bortföres via ledningen 19 till ytterligare en fraktioneringsapparatur 16. I derma uppdelas materialet i ett flöde innehållande vattenånga, som bortföres via ledningen 22 och ett flöde innehållande finmaterial, som bortföres via ledningen 21. Av allt att döma utgöres apparatema 15 och 16 av ångcykloner och den typen av fraktioneringsapparatur är dålig på att selektivt åtskilj a prima massafibrer från finmaterial och klarar alls icke att separera mäfgfitfåleßßller från .annaafinmateriat Det just beskrivna bevisas av, att man i kolumn 3, sista stycket i patentskrifien anger, att ñnmaterialdelen går ända upp till 10-20 viktprocent av den totala massamängden. Som tidigare angivits uppgår märgstrålecellvolymen till omkring 4 % vid användande av gran som råvara.

Iden svenska patentskriften 517 297 (9903215-3) visas och beskrives en metod för produktion av mekanisk massa från ett cellulosainnehållande material, varvid materialet behandlas i åtminstone ett raffineringssteg för bildande av massa, samt varvid massan fraktioneras efter ett första raffmeringssteg för separering av primärt finmaterial från massan och metoden kännetecknas av, att sagda separerade primära finmaterial leds bort från sagda massaproduktion.

Det primära fmmaterialet är något, som huvudsakligen består av fragment av mittlameller i massafibrerna och material, som har sitt ursprung i märgstråleceller.

Mängden sådant primärt finmaterial, som avlägsnas ur massan är 3-15 %, företrädesvis 5-10 %.

Vad gäller det intressanta i sammanhanget, d v s på vilket sätt det primära finmaterialet avlägsnas anges i patentskriften, att fraktioneringen utföres företrädesvis medelst silning i vilken som helst lämplig sil, företrädesvis i åtminstone en bågsil. Det är också tänkbart att centrifugera massan, företrädesvis i åtminstone en cyklon.

Fraktioneringen kan också utföras i åtminstone två steg. I figurema l och 2 visas enbart en typ av fraktioneringsapparatur i form av en bågsil.

Den(t) omnämnda och visade fraktioneringsapparaturen (fraktioneringssättet) är på intet sätt avancerad(t) och ej heller särskild(t) selektiv(t) vad gäller avskiljning av märgstråleceller.

I tidskriften Pulp & Paper Canada T307 101 :10 (2000) III, sidorna 83-87 återges en artikel av intresse i sammanhanget med rubriken ”The effect of various mechanical and chemical treatment of ray cells on sheet properties and lintingf' I denna artikel anges bland annat följande: 5 Sidan 83, första spalten, sista stycket, "A possible alternative to reduce linting is selective removal of material of low specific surface with hydrocyclone “cleaning”. The significance of cleaners for fractionatíon by surface area and bonding potential has been recognized in the past [1,16]. The idea has been 10 revived recently with the appearance in the market of specially designed hydrocyclones said to fractionate and remove this type of material [17]. Eflicient separation of the lint candidate material solves only part of the problem; what to do with it remains a problem. " 15 Sidan 86, forsta spalten, näst längst ner, ”Alkaline peroxide bleaching should reduce the linting propensity of otherwise equivalent mechanical printing papers. 20 Removal of ray cells from white-water by hydrocyclone cleaning, or from pulp by combination of screening and cleaning followed by simple alkaline peroxide treatment and return of the ray cells to the furnish without additional mechanical treatment, should improve the bonding of the ray cells. Mechanical printing papers containing such 25 chemically treated ray cells should have increased surface strength and reduced linting propensity. The costs and economic benefits of such an approach remain to be established. " Som framgår omnämnes, att cellulosamassa kan bli befriad från dess innehåll 30 av märgstråleceller genom en kombination av silning och virvelrening av massan. Hur det oo o o o o oooo o oo o oooo o o o oo o o o o o o o o o o o o oooo o o o o o oooo o o oo oo ooo oooo o oo oo oooo oo o o o o o o o oo skall gå till finns det inga närmare uppgifter om och därför svävar fackmannen i tvivelsmål om hur man skall gå tillväga.

I den kommenterade artikeln finns en hänvisning till ett föredrag hållet vid 20th International Mechanical Pulping Conference, Stockholm 1997 med titeln ”The dual 35 demand on fibres in SC-papers”, Hans-Erik Høydahl och Göran Dahlqvist, sidorna 337-44.

Inte heller i detta föredrag får fackmannen några konkreta uppgifter om hur avlägsnandet av märgstråleceller ur cellulosamassa skall gå till.

Nedan återges några textavsnitt på sidan 341 i föredraget: "Screens and centricleaners treatíng mechanical pulps for shive 40 removal are «leaking» accept material containing a significant 10 15 20 25 30 35 40 amount of fibre particles that have a low degree of treatment of the fibre wall.

It is, therefore, of importance to find a selective separation method which collects this low energy material for further treatment.

Techniques are available today that effectively separate untreated «low energy» fibre material from acceptablefibre material. These are specially designed fibre separating hydrocyclones which are simple and cheap. But since the general attitude of the industry is to reduce process steps rather than adding them, the progress in this field has been slow, at least up until now.

In the case of separating shives and «low energy» material from the pulp, we, therefore, have to accept that there is a need for two diflerent principles of separation. Ihat is, fibre-bundles/shives have to be rejected in slotted screens while «low energy material» can only be separated from the acceptablefibres in specially designed hydrocyclones.

When mechanical pulp with this type of «low energy material» goes to the paper machine without sufficient treatment, which is the case in most installations, we find an over-population of thick-walled fibres that are detrimental to the surface properties as well as the optical properties of the SC-paper [7] _ " Redogörelse for uppfinningen Tekniskt problem Som framgår av det tidigare angivna har en del fackmän sedan länge ansett att bland annat märgstråleceller bör avlägsnas, temporärt eller definitivt, ur cellulosamassa för att förbättra dennas kvalitet. Förslag att åstadkomma detta har presenteras, men inget sådant har frarnlagts, som Ldetalj visar hur märgstrålecellerna selektivt och effektivt avlägsnas ur cellulosamassa.

Lösningen Föreliggande uppfinning uppfyller dessa krav och löser detta problem och avser ett förfarande för selektivt avlägsnande av märgstråleceller ur cellulosamassa innefattande att en framlöpande massasuspension inledningsvis silas eller virvelrenas ledande till att en acceptmassasuspension och en rejektmassasuspension erhålles och att rejektrnassasuspensionen renas och uppdelas och att acceptmaterial (massafibrer och användbart finmaterial) fóres vidare till ytterligare behandling och/eller användning, kännetecldiat därav, att reningen och uppdelningen av rejektmassasuspensionen utföres så att i huvudsak alla märgstråleceller återfinnes i en fraktionerande cyklons (i det fall att 10 15 20 25 30 527 041 = .f.==IIg sådan apparatur användes) spetsfraktion och att nänmda fraktion som sådan bildar en mycket begränsad materialström innehållande i första hand märgstråleceller eller, att en mycket begränsad materialström innehållande i första hand märgstråleceller selekteras ur spetsfraktionen och att den mycket begränsade materialströmmen föres till avnäinarställe.

Den inledande silningen av massasuspensionen kan göras i en trycksil med en silplåt uppvisande långsmala slitsar, med en bredd av som högst 0.1 mm, eller cirkulära hål, med en diameter av högst 0.5 mm. En alternativ sil är en bågsil. Nämnda separation av material kan även utföras i apparatur av typ viratvätt och trumñlter och dessa apparater kan i detta sammanhang jämföras med silar.

Vad gäller reningen och uppdelningen av rejektmassasuspensionen så utföres den med apparatur, som separerar rej ektet eller ñnrnaterialet efier de olika fraktionernas specifika yta. Märgstrålecellema har klart lägre specifik yta än vad som är fallet med övrigt ñnrnaterial, vilket gör att märgstrålecellema kan avskiljas i utrustning, som utnyttjar skillnaden i hydrodynamiskt motstånd hos olika typer av finmaterial. Användbar apparatur är fraktionerande cykloner. Även annan apparatur kan användas om den bygger på samma princip som fraktionerande cykloner. Exempel på sådan apparatur är viss typ av sedimentationsutrustning. Utrustningen måste vara optimerad på speciellt sätt, d v s en viss balans mellan hydrodynamisk flödeskrañ och gravitations-/centrifugalkraft skall råda.

Ovan beskrivna åtgärder för att befria cellulosamassan från märgstråleceller kan insättas i vilken som helst position alltifrån just efter fiberfriläggriingssteget till den korta cirkulationen i det fall att cellulosamassan användes för pappers-/kartongtill- verkning. Även om den beskrivna tekniken kan användas för förädling av alla typer av cellulosamassor har den störst betydelse vid förädling av mekanisk massa. Vid sådan massaframställning är det fördelaktigt att insätta beskrivna åtgärder direkt efter fiberfriläggningen, d v s just eñer det att li gnocellulosamaterialet defibrerats i ett eller två steg. Därigenom minimerar man risken för att harts fiån märgstrålecellema migrerar ut i suspensionsvätskan.

Vid förfarandet enligt uppfinningen strävas det efier, att mängden finmaterial i form av huvudsakligen märgstråleceller som avlägsnas ur cellulosamassan uppgår som högst till 5 % av cellulosamassans ursprungliga vikt. Vidare är det så, att mängden i märgstråleceller i det uttagna eller utstötta finmaterialet är helt dominerande och uppgår till O CIO. OI 0 l 0 i I o I 0010 0 0000 0 0 o U IO IOIO i 00 OO O 0 o 0 o o oo 000! UC OO C l Û l I so oo o o o o o o o o o o oc oo ao o lO 15 20 25 30 527 041 minst 80 %. Ett annat förhållande som är värt att nämna är, att den mängd märgstråleceller som trots allt blir kvar i cellulosamassan understiger 3 % av den ursprungliga märgstrålecellmängden.

De avlägsnade och utstötta märgstrålecellema föres, som tidigare angivits, till ett avnämarställe.

Ett avnämarställe är att materialet, efter uppkoncentrering, fóres till en värmepanna av något slag där energi utvinnes medelst förbrärming. Materialet kan även destrueras på annat sätt. Ännu en möjlighet är att låta märgstrålecellema gå ut i en recipient.

Det är också möjligt att ta tillvara märgstrålecellema och förädla dem med mekaniska och/eller kemiska metoder. Exempelvis kan deras undermåliga bindnings- förinåga förbättras medelst en (bleknings) oxidativ behandling, såsom genom väteperoxidblekning eller ozonblekning. Efier en sådan behandling kan materialet användas som inblandriing i en massafumish eller mäld innehållande högkvalitativa massafibrer.

Hur utstötta märgstråleceller, oftast i blandning med armat finmaterial, hanteras, d v s det ovan just beskrivna, är känd teknik och utgör ingen del av uppfinningen.

Fördelar När man lyckas med förfarandet enligt uppfinningen uppnås ett stort antal fördelar, vilka beskrivits av ett flertal fackmän och inte minst i de litteraturställen, som kommenteras under avsnittet teknikens ståndpunkt.

Om märgstrålecellema får vara kvar intakta i en massasuspension, så bidrar dessa celler till att avvattningsförinågan hos ett massa- eller pappersark fonnad av massasuspensionen inte är optimal. Om märgstrålecellema avlägsnas råder motsatt förhållande.

Eftersom märgstrålecellema innehåller, relativt sett, stor mängd av lignin, harts och övergångsmetaller så innebär en blekning av en icke renad cellulosainassa, att ett onödigt dåligt blekresultat uppnås, exempelvis alltför låg ljushet hos massanoch/eller alltför hög blekinedelsåtgång. Avlägsnande av märgstråleceller ur massan innan denna blekes leder till ett bra blekresultat. 10 15 20 25 30 527 041 -' Ett pappersark som innehåller de ursprungliga märgstrålecellema intakta uppvisar onödigt dåliga styrkedata. Exempelvis uppvisar ett pappersark, som framställts av en cellulosamassa befiiad från märgstråleceller såväl högre dragindex som rivstryka än ett pappersark, som framställts av en icke behandlad (renad) cellulosamassa. Skillnaden i dragindex kan vara 15 %, räknat vid en viss freeness hos massan. Även vid framställning av absorptionsprodukter, såsom mj ukpapper, leder närvaron av intakta märgstråleceller till diverse problem. Dessa problem uppstår icke vid ett avlägsnande av märgstrålecellerna ur massan.

Det kan också nämnas, att vid offsettryckiiing av papper, som innehåller intakta märgstråleceller, uppkommer alltid i mindre eller högre grad avsättningar på gummidukar och tryclcplåtar. Avsättningarna utgöres huvudsakligen av märgstråleceller och leder till att tryckpressen måste stoppas och rengöras, vilket i sin tur leder till ökad kostnad för tryckeriet. Detta problem undanröj es till stor del om massan vid dess framställning befrias från sina märgstråleceller.

Damrnningsproblem vid såväl framställning som framförallt konvertering av olika papperstyper är till viss del förorsakade av utgångsmaterialets, d v s massans, innehåll av märgstråleceller. Ett avlägsnande av märgstråleceller ur massan innebär minst en dellösning på detta problem.

Figurbeskrivning I ñgur l visas ett förenklat flödesschema över framställning av TMP där den enklaste utföringsforinen av förfarandet enligt uppfinningen åskådliggörs.

I figur 2 visas ett förenklat flödesschema över framställning av TMP där en andra utföringsforrn av förfarandet enligt uppfinningen åskådliggörs.

I figur 3 visas ett förenklat flödesschema över framställning av TMP där en tredje utföringsforrn av förfarandet enligt uppfinningen åskådliggörs.

Bästa utfóringsform I det följ ande beskrives, under hänvisning till nämnda flödesscheman, ett antal utföringsfonner av förfarandet enligt uppfinningen, där vissa förhållanden förklaras relativt ingående och avslutningsvis återfinnes ett utföringsexempel. l0 15 20 25 30 (n to \'l CD -b- ...s I figur 1 visas hur vedflis töres till en raffinör 1, där fiberfriläggriing äger mm. F iberftiläggrringen kan ske i ett eller flera steg. Den uppkomna massasuspensionen föres genom ledningen 2 till en eller flera silar 3, där massasuspensionen silas i ett eller flera steg. Silen skall vara av en typ, som beskrivits tidigare. Mellan fiberfriläggningen och silningsoperationen passerar massafibrema vanligen ett uppsamlings- och/eller ett latencykar (ej visat i ñguren). En acceptmassasuspensionsström fores via ledningen 4 vidare i systemet. Resterande material i form av en rej ektrnassasuspensionsström föres via ledningen 5 till ett renings- och uppdelningssteg 6. Reningsapparaturen utgöres av en fraktionerande cyklon, vilken är skild ifrån tidigare välkända, konventionella virvelrenare.

Två suspensionsströmmar lämnar normalt en sådan cyklon och dessa brukar benämningsmässigt uppdelas i en spetsfraktion och en basfraktion. I detta fall utgöres basfraktionen av för pappersfrarnställriing användbart (nyttigt) finmaterial, som borttransporteras via ledningen 7. Till denna ledning fores också acceptmassasuspensionen via ledningen 4. Acceptmaterialet föres vidare och utsättes för traditionell silning och/eller virvelrening i position 8. Utvunnet rejekt kan raffineras i position 9 och det raffinerade rejektet kan återföras till huvudmassasuspensionsströmmen i ledningen 10. Denna materialström föres exempelvis till ett pappersbruk.

Spetsfraktionen vid cyklonreningen 6, som innehåller i huvudsak alla ursprungliga märgstråleceller, föres via ledningen ll till avnärnarställe.

Det mest utmärkande med ovan beskriven teknik är steget 6 innehållande en fraktionerande cyklon. Denna är av en typ, som tidigare beskrivits, och vidare måste cyklonen ställas in så, att den materialström som lämnar spetsen på cyklonen mängd- mässigt är starkt begränsad och domineras av märgstråleceller.

I figur 2 visas ett ärmu mer förenklat flödesschema över TMP-tillverkning, där endast de uppfinningsenliga stegen finns med.

En massasuspension föres via ledningen 12 till en sil 13 av tidigare beskriven typ. I denna sil uppdelas massasuspensionen i en acceptmassasuspension, som uttages via ledningen 14, och en rejektmassasuspension, som uttages via ledningen 15. Massa- suspensionen i ledningen 14 föres till en sil 16 av tidigare beskriven typ, exempelvis en trycksil. På massasuspensionens väg till silningssteget 16 spädes denna med bakvatten, benämnt exempelvis klarfiltrat, som tillföres via ledningen l7. I silningssteget 16 uppdelas massasuspensionen i en acceptmassafiberström, som borttöres (exempelvis till en 10 15 20 25 30 5 2 7 0 4 1 šlïf 10 pappersmaskin) via ledningen 18, och en rejektmassafiberström, som återtöres till den inkommande och ursprungliga massasuspensionen via ledningen 19.

Massasuspensionen i ledningen 15 föres till en fraktionerande cyklon 20.

Firirnaterialet ifråga uppdelas i denna position i användbart (nyttigt) finmaterial, som uttages som basfral-:tion och transporteras vidare via ledningen 21, och i ñnmaterial, som innehåller i huvudsak hela ursprungliga mängden märgstråleceller, vilket uttages som spetsfraktion och föres vidare i ledningen 22. Det användbara finmaterialet i ledningen 21 inblandas lämpligen i den acceptmassaflberström i ledningen 18, som har exempelvis en pappersmaskin som slutdestination. Det märgstrålecellrika ñnmaterialet i ledningen 22 spädes på sin väg fram till den fraktionerande cyklonen 23, med exempelvis klarfiltrat, som tillföres via ledningen 24. Det märgstrålecellrika materialet uppdelas i cyklonen 23 i en basfraktion, som återföres till den inkommande och ursprungliga massasuspensionen via ledningen 25, och en spetsfraktion, med en ännu högre anrilaiing av märgstråleceller, som uttages och transporteras vidare i ledningen 26. Nämnda fraktion töres till en sil 27, som kan utgöras av en trycksil, med en hålíörsedd silplåt. Hålens diameter skall vara ytterst liten, exempelvis 0.2-0.4 mm. I denna sil uppdelas finfiaktionen till en fraktion, som i princip uteslutande består av märgstråleceller, vilken via ledningen 28 föres till avnämarställe och till en fraktion, som innehåller prima massafibrer, vilken via ledningen 29 återföres till den inkommande och ursprungliga massasuspensionen.

Det nyss beskrivna är en iöredragen uttöringsform av förfarandet enligt uppfinningen. Efiersom respektive reningsoperation av cellulosamassan töretages i flera steg och vid olika massakoncentrationer erhålles en hög selektivitet och avskiljningsgrad för märgstrålecellema. Ett sådant system är mycket robust och klarar av betydande svängningar produktionsmässigt vid framställning av TMP.

I figur 3 visas också ett kraftigt förenklat flödesschema över TMP- tillverkning, där endast de uppfinningsenliga stegen finns med.

En massasuspension töres via ledningen 30 till en fraktionerande cyklon 31. I denna uppdelas massasuspensionen i en basfraktion, som borttöres via ledningen 32 och en spetsfraktion, som också kan benärrmas en rejektfraktion, vilken uttages och iöres vidare genom ledningen 33. Basfraktionen i ledningen 32 innehåller prima massafibrer och användbart (nyttigt) fmmaterial, vilken fraktion transporteras till, exempelvis, en 10 15 20 25 30 o o o o oo ll pappersmaskin. Spetsfraktionen består av finmaterial, inkluderande märgstråleceller och massañbrer, som är tjockväggiga (exempelvis sommarfibrer) och/eller otillräckligt fibrillerade. Denna fraktion föres till en andra fraktionerande cyklon 34. På vägen fram till cyklonen spädes denna massasuspension med klarfiltrat, som tillföres via ledningen 35.

Basfraktionen, utvunnen i cyklonen 34, föres via ledningen 36 tillbaka i systemet till den inkommande och ursprungliga massasuspensionen. Det är även möjligt att leda denna basfraldion direkt till acceptmassan, som bortföres i ledningen 32.

Spetsfraktionen, utvunnen i cyklonen 34, föres via ledningen 37 till, exempelvis en trycksil 38. Silplåten kan uppvisa mycket smala, avlånga slitsar eller hål, med mycket liten diameter. Den materialfraktion som föres vidare till avnämarställe via ledningen 39 består så gott som uteslutande av märgstråleceller. Övrigt material föres via ledningen 40 till en andra sil 41, av exempelvis samma typ som silen 38. Denna material- eller massasuspension spädes på vägen med klarfiltrat, som tillföres via ledningen 42. I detta silsteg utvinnes en fraktion med ett omfattande inslag av något defekta massafibrer.

Denna fraktion transporteras via ledningen 43 till ett eventuellt behandlingssteg, exempelvis en raffinör, innan materialet inblandas i acceptmaterialet, som transporteras i ledningen 32. Den andra fraktionen från silen 41 föres via ledningen 44 tillbaka till den massasuspension, som införes till silsteget 38.

Det nyss beskrivna förfarandet är inte föredraget, men utgör en fullt möjlig tillämpning av uppfinningen.

Exempel 1 I en fabrik för framställning av terrnomekanisk massa (TMP) uttogs prov på sådan massa i en position, som framgår av det som följer.

Utgångsmaterialet för massaframställningen var färsk skandinavisk granved, med ett uppskattat innehåll av märgstråleceller på cirka fyra volymprocent (motsvarande cirka fem viktsprocent). Efter det att granstockarna barkats höggs de upp till flis. Därefier följde sedvanlig sållning av flisen och den accepterade flisen förbehandlades enligt följande. F lisen förvärmdes i ett vattenångbasningskärl och tvättades därefter i en flistvätt.

Den basade och tvättade flisen infördes i en komprimeringsskruv, varpå materialet infördes i en ångförvärmare med ca 2 bars absoluttryck. Uppehållstiden var ca 3 min.

Därefter matades flisen in i en enkelskivraffinör med en diameter av 58 tum 041 10 15 20 25 30 527 041 12 av typ RLP 58 (Sunds Defibrator AB). Inuti raffinören var trycket 3,5 bar. Malskivans rotationshastighet var 1500 rpm. Det fiberfrilagda vedmaterialet, d v s den uppkomna massasupensionen, fördes vidare till ett andra fiberfriläggnings- eller defibreringssteg i en rafinör liknande den nyss beskrivna. Innan massauspensionen nådde det andra defibreringssteget uttogs prov på massan i stor mängd. Massan hade då en dräneringsfónnåga, mätt som Canadian Standard Freeness (CSF), av 500 ml, vilken kan ges beteckningen freenesstal.

Denna massa fördes med hjälp av tankbil till en pilotariläggrring med en apparaturuppställning liknande den i figur 2 visade, vilken hänvisas till. I denna anläggning utfördes försök, som simulerar en utföringsfonn av föreliggande uppfinning.

Det i figur 2 visade flödesschemat följ des inte strikt, utan följ ande avvikelser ordes. Materialströmmen i ledningen 19 infördes i ledningen 15 (istället för i ledningen 12) och materialströmmen i ledningen 25 infördes i ledningen 15 (istället för ledningen 12) samt materialströmmen i ledningen 29 infördes i ledningen 18 (istället för i ledningen 12).

Silen 13 utgjordes av en trycksil av typ TAP 50 (från Valrnet-Tainpella OY) med en slitsvidd av 0.06 mm. Samma typ av sil användes i position 16. De fraktionerande cyklonema i positionema 20 och 23 var av typ AM 8OF (från Noss AB). Volymavdraget i dessa var 20 % och tryckfallet 2.1 bar.

Den tankbiltransporterade massasuspensionen utspäddes med vatten till en massakoncentration av ca 1 % och infördes i trycksilen 13. En massbalansstudie i procent av försöket ger följande vid handen. 100 delar infördes i silen 13 och 80 delar uttogs via ledningen 14 (denna fraktion kan kallas fiberfraktion) och 20 delar uttogs via ledningen 15 (denna fraktion kan kallas finmaterialfraktion). Fiberfraktionen i ledningen 14 späddes med vatten innan den infördes i det andra silsteget 16. 70 delar uttogs från silen 16 via ledningen 18 och 10 delar uttogs via ledningen 19 och derma materialström infördes i ledningen 15. Till den första fraktionerande cyklonen 20 fördes således 30 delar. Spetsfraktionen i cyklonen 20 utgjordes av 16 delar och denna materialström fördes, efter utspädning med vatten, till den andra fraktionerande cyklonen 23. Basfraktionen från den cyklonen fördes via ledningen 25 till ledningen 21 och den slutliga materialströmmen i denna ledning uppgår till 20 delar och utgöres materialmässigt av mittlarnells(från massafibrema)flagor och fibriller.

Spetsfraktionen från cyklonen 23 fördes till en sil 27. Denna sil utgjordes icke av en pilot- 10 15 20 25 527 041 13 skalesil, utan av en laboratoriesil av typ Dynamic Drainage J ar (en 10 liters behållare med vira i botten och en omrörare för att förhindra igensättning av viran). Denna hade inte en silplåt med långsträckta slitsar eller runda hål, utan en vira med en maskstorlek av 50 mesh. 1 denna sil utvanns 5 delar (fibrer), som via ledningen 29 infördes i ledningen 18 och 5 delar märgstråleceller, som bortfórdes via ledningen 28.

Sammanfattningsvis kan sägas, att den beskrivna fraktioneringen av massan enligt en uttöringsform av uppfinningen ledde till, att av inkommande 100 delar massa utvarms 95 delar nyttigt material för exempelvis pappersfrarnställning (75 delar prima flbrer och 20 delar användbara fibriller och mittlamellsflagor) och 5 delar onyttigt material i form av märgstråleceller.

I vissa positioner mättes freenesstal (ml), koncentration (%) och flöde (l/s) hos den frainlöpande materialströmmen. Materialet i vissa positioner är inte av den konstitutionen att exempelvis freenesstal kan beräknas. Nedan redovisas ett antal sådana värden.

Värdena ifråga for den inlöpande massasuspensionen i ledningen 12 var 501, 1.1 och 11.7. För fiberfraldionen i ledningen 14 när den inmatas i silen 16 var värdena 692, 1.3 och 8.4 och för fiberfralction ut från silen 16 i ledningen 18 var värdena 720, 2.8 och 2.6. För finmaterialfraktionen från silen 13 i ledningen 15 var värdena 20, 0.3 och 8.3. För materialfraktion från silen 16 i ledningen 19 var värdena 52, 0.21 och 5.8. För den sarnmanslagna finmaterialfraktionen i ledningen 15 in till cyklonen 20 var värdena 28, 0.26 och 14.1.

Vidare undersöktes massasuspensionen i olika positioner vid de två silstegen i mikroskop för att utröna antalsfördelningen mellan fibrer och märgstråleceller.

Antalsfordelningen i procent (observera ej viktsprocent) framgår av nedanstående tabell.

Tabell 1 Massasuspension i Massasuspension ut från Massasuspension ledningen 12 sil 13 i ledningen 15 i ledningen 18 Fibrer, % 61 43 97 Märgstråleceller, % 39 57 3 Som framgår är antalet märgstråleceller i acceptfiberfraktionen i ledningen 18 nästan försumbar och så gott som alla ursprungliga märgstråleceller återfinns i den i I I I ll I I ' 'vfløq . , °" c vv a oco nu I o uno °°°' , ,'_~: v e . -u . .. 10 15 o ø Q Q ao 527 041 14 materialfraktion som inmatas i den fraktionerande cyklonen 20. Medelst de två fiaktionerande cyklonema 20 och 23 är det möjligt, att så gott som fullständigt skilja en typ av finmaterial, d v s fibriller och mittlamellsflagor, fiån en annan, oönskad typ av finmaterial, d v s märgstråleceller.

Ytterligare en undersökning gjordes och den bestod i att tunna massaark, eller om man så vill pappersark, framställdes av massasuspensionen i ledningen 18 plus finmaterialfiaktionen i ledningen 21. Innan sammanblandningen av dessa två materialtyper maldes massasuspensionen i ledningen 18 vid en massakoncentration av 35.7 % i en raffmör av typ RGP44 vid ett varvtal av 1500 rpm och ett tryck av 300 kPa och en produktion av 410 kg/h. Som j ämforelse framställdes tunna massaark, eller om man så vill pappersark, av en referensmassa som utgjordes av samtliga tre fraktioner (malda fibrer, bra finmaterial och märgstråleceller) i proportioner motsvarande utgångsmassan På dessa massaark gjordes ett antal mätningar, nämligen dragindex (Nm/g) och töjning(%) enligt SCAN -M 8:76 (med hänvisning till SCAN-P 16:76) samt ljusspridning(%) enligt SCAN -M 7:76. Det visade sig att dragstyrkan hos den i huvudsak märgstrålefi-ia massan, d v s den som behandlats enligt uppfinningstörfarandet, var 18 % högre än hos referensmassan, medan töjningen var 20 % högre. Ljussprídningen hos den uppñnningsenliga massan var endast 5 % lägre än ljusspridningen hos referensmassan.

Claims (7)

10 15 20 25 30 “'27 041 1 5 Patentkrav

1. l. Förfarande för selektivt avlägsnande av märgstråleceller ur cellulosamassa innefattande att en frarnlöpande massasuspension inledningsvis silas eller virvelrenas ledande till att en acceptmassasuspension och en rejektmassasuspension erhålles och att rej ektmassasuspensionen renas och uppdelas och att acceptrnaterial (massafibrer och nyttigt finmaterial) föres vidare till ytterligare behandling och/eller användning, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att reningen och uppdehringen av rejektmassasuspensionen utföres i fraktionerande cyklon så, att i huvudsak alla märgstråleceller återfinnes i dess spetsfralction och att nämnda fraktion uppgår som högst till 5 % av cellulosamassans ursprungliga vikt och att fraktionen mängdmässigt helt domineras av märgstråleceller och uppgår till minst 80 % av fraktionens vikt eller att en fiaktion, som uppgår som högst till 5 % av cellulosamassans ursprungliga vikt och där märgstrålecellerna uppgår till minst 80 % av fraktionens vikt, selekteras ur spetsfiaktionen och att denna mycket begränsade materialström iöres till avnämarställe.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att åtgärderna för att befria cellulosamassan från märgstrålecellema insättes i vilken som helst position alltifiån just efter fiberfriläggrringssteget till den korta cirkulationen vid pappers/kartong- tillverkning.

3. Förfarande enligt patentkravet 1-2, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att cellulosamassan utgöres av mekanisk massa.

4. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att åtgärderna insättes direkt efter fiberfriläggrringen, d v s efier det att lignocellulosa- materialet defibrerats i ett eller två steg.

5. Förfarande enligt patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att den inledande silningen av massasuspensionen utföres i en trycksil med en silplåt uppvisande långsmala slitsar, med en bredd av som högst 0.1 mm eller cirkulära hål, med en diameter av högst 0.5 mm. 527 041 _16

6. Förfarande enligt patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att reningen och uppdelningen av rej ektrnassasuspensionen, d v s berört finmaterial, inriktas på den skillnad i specifik yta, som föreligger mellan märgstråleceller och övrigt, nyttigt finmaterial under utnyttjande av den skillnad i hydrodynamiskt motstånd, som finns hos dessa två materialtyper.

7. Förfarande enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, att en viss balans ínställes i den fraktionerande cyklonen mellan dennas hydrodynamiska flödeskrafi och gravitations-/centrifiigalkrafi.