DE69515483T2

DE69515483T2 - Raffinierelement

Info

Publication number: DE69515483T2
Application number: DE69515483T
Authority: DE
Inventors: Per Froeberg; Veikko Kankaanpaeae; Juha Maekivaara
Original assignee: Sunds Defibrator Industries AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2015-06-13
Also published as: NO965603D0; CA2190601C; EP0767706A1; NO965603L; DE69515483D1; AU2939695A; SE9402282D0; CA2190601A1; WO1996000615A1; SE502906C2; EP0767706B1; FI965219A; NO310548B1; FI965219A0; US5704559A; ES2143057T3; FI113631B; ATE190245T1; SE9402282L

Description

Diese Erfindung betrifft das Verarbeitungs- und Dispersions- Zermahlen von Lignocellulose-Fasermaterial, bevorzugt von Recyclingfaser enthaltender Holzpulpe. Die Erfindung betrifft inbesondere Refinerelemente zur Verwendung in einem für das Zermahlen bestimmten Platten-Refiner.
Ein Platten-Refiner (auch Scheiben-Refiner genannt) umfaßt zwei gegenüberliegende Refinerplatten, die relativ zueinander drehbar sind, und auf einer von welcher mehrere Refinerelemente angeordnet sind. Diese Refinerelemente sind mit einem Muster aus Lamellen und dazwischen liegenden Nuten gebildet. Die Refinerplatten sind derart angeordnet, daß die Refinerelemente einen Refinerspalt bilden, durch welchen das Fasermaterial von innen nach außen geleitet wird, wobei das Dispergieren und Zermahlen durch die Lamellen der Refinerelemente ausgeführt wird.
Der innere Abschnitt des Refinerspalts der Refinerelemente ist mit groben Lamellen gebildet, um die Zerkleinerung des Materials einzuleiten und es aus dem äußeren Abschnitt des Refinerspalts zuzuführen, wo die bestimmungsgemäße Verarbeitung stattfindet.
Zum Dispersionszermahlen wird üblicherweise derjenige Refinertyp verwendet, der eine stationäre Refinerplatte und eine gegenüberliegende drehbare umfaßt. Diese Behandlung, die mit vorerhitztem Fasermaterial bei hoher Konzentration ausgeführt wird, hat die Aufgabe, eine Pulpe mit verbesserter Qualität durch schonende Verarbeitung zu erzeugen. Der Zweck des Dispergierens besteht normalerweise darin, durch mechanische Behandlung Verunreinigungen in Form von Drucktinte und sogenannten Heißschmelzprodukten (Kunststoff- und Klebstoffpartikel) aus den Fasern in der Pulpe freizusetzen und diese Verunreinigungen auf eine nicht sichtbare Größe zu verkleinern, ohne die Fasern negativ zu beeinflussen. Die Freiheit bzw. Feinheit (CSF) der Pulpe muß deshalb nicht merklich verringert werden.
Wenn herkömmliche Refinerelemente mit im wesentlichen radialen Lamellen in dem Refiner verwendet werden, können Kapazitätsprobleme auftreten, wenn eine effektive Verarbeitung des Fasermaterials erzielt werden soll. Alternativ können Qualitätsprobleme entstehen, wenn die Kapazität erhöht wird. Die Freiheit der Pulpe wird außerdem herabgesetzt. Die Zugfestigkeit kann dadurch zweifelsohne verbessert werden; die Zerkleinerung der Verunreinigungen, die sogenannte Fleckverringerung, ist jedoch relativ gering.
Durch Versehen der Refinerelemente mit gezahnten Verarbeitungsoberflächen anstelle von radialen Lamellen wird eine schonende Verarbeitung unter guter Fleckverringerung erzielt. Die Freiheit der Pulpe wird nicht merklich verringert und die Festigkeitseigenschaften der Pulpe werden ausschließlich nicht signifikant beeinflußt.
In Übereinstimmung mit der Erfindung sind die zusammenwirkenden Refinerelemente in neuartiger Weise ausgestaltet, indem sie abwechselnd mit hohen und niedrigen Lamelleabschnitten versehen sind, was zu einer effektiven Fleckverringerung führt, ohne die Freiheit der Pulpe merklich zu reduzieren, wobei gleichzeitig die Festigkeitseigenschaften der Pulpe verbessert werden. Außerdem wird eine hohe Kapazität aufrechter halten. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung gehen aus den anliegenden Ansprüchen hervor.
Die Erfindung ist nachfolgend näher unter bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, welche eine Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht von zwei miteinander zusammenwirkenden Refinerelementen gemäß der Erfindung,
Fig. 2 und 3 zeigen das Muster der Verarbeitungsoberfläche auf jedem Refinerelement,
Fig. 2 bis 4 zeigen das Ergebnis von Testläufen unterschiedlicher Refinerelemente.
Die zusammenwirkenden Refinerelemente 10, 11 sind auf jeder von zwei gegenüberliegenden Refinerplatten in einem Refiner zu positionieren, wobei eine der Refinerplatten stationär und die andere drehbar ist. Ein Typ von Refinerelementen 10 ist für die stationäre Refinerplatte (Stator) vorgesehen, und der andere Typ 11 ist für die drehende (Rotor). Diese zusammenwirkenden gegenüberliegenden Refinerelemente 10, 11 legen untereinander einen Refinerspalt 12 fest, durch welchen die Fasermaterialien von innen nach außen geleitet werden, d. h. in der Figur in Aufwärtsrichtung.
Jedes Refinerelement 10, 11 ist mit Lamellen 13, 14 bzw. 15, 16 versehen, die sich im wesentlichen radial über die Oberfläche der Refinerelemente erstrecken. Alternativ können die Lamellen in bezug auf den Radius der Refinerelemente unter einem Winkel angeordnet sein. Jede Lamelle ist mit mehreren hohen Lamelleabschnitten 13 bzw. 15 und mit niedrigen, eine Zwischenposition einnehmenden Lamelleabschnitten 14 bzw. 16 in radialer Richtung aufeinanderfolgend versehen. Die Lamellen weisen eine derartige Konfiguration auf, daß hohe Lamellenabschnitte 13, 15 direkt vor niedrigen Lamellenabschnitten 14, 16 auf gegenüberliegenden Refinerelementen angeordnet sind. Die hohen Lamellenabschnitte 15 auf dem Refinerelement 11 des Rotors sollen eine Länge aufweisen, welche diejenige der hohen Lamellenabschnitte 13 auf dem Refinerelement 10 des Stators vorteilhafterweise um das 1,5- bis 5-fache, bevorzugt um das 2- bis 4-fache, übersteigt. Der Übergang zwischen hohen und niedrigen Lamellenabschnitten besteht bevorzugt aus geneigten Oberflächen. Die Höhe der niedrigen Lamellenabschnitte 14, 16 kann einige Millimeter, bevorzugt 0,5 bis 2 mm, betragen.
In Übereinstimmung mit der gezeigten Ausführungsform bildet die Oberseite auf den hohen Lamellenabschnitten 15 auf dem Refinerelement 11 des Rotors einen Winkel α mit der Richtung bzw. dem Verlauf des Refinerspalts 12, d. h. der axialen Ebene. Der Winkel soll derart gewählt sein, daß die Höhe der Lamellenabschnitte 15 radial auswärts zunimmt. Dieser Winkel kann variieren, liegt jedoch bevorzugt im Bereich von 0º bis 10º. Größere Winkel können jedoch verwendet werden. Die Oberseite auf den niedrigen Stangenabschnitten 14 des Stators kann einen entsprechenden Winkel derart aufweisen, daß die Höhe der Lamellenabschnitte 14 nach außen abnimmt. Die Oberseite der hohen Lamellenabschnitte 13 des Stators und diejenige der niedrigen Lamellenabschnitte 16 des Rotors können gegebenenfalls mit der Richtung bzw. Erstreckung des Refinerspalts 12 in ähnlicher Weise einen Winkel bilden.
Aufgrund der Tatsache, daß die zusammenwirkenden Refinerelemente 10, 11 mit abwechselnd hohen und niedrigen Lamellenabschnitten 13, 16 gebildet sind, wird das Fasermaterial während seines Laufs durch den Refinerspalt 12 sehr wirksam verarbeitet. Durch Einstellen des Refinerspalts kann die axiale Distanz zwischen den Lamellen geändert werden und gleichzeitig kann die Distanz zwischen gegenüberliegenden geneigten Übergangsoberflächen zwischen hohen und niedrigen Lamellenabschnitten geändert werden. Zusammenwirkende Refinerelemente können dadurch so eingestellt bzw. gewählt werden, daß die oberen Enden der Lamellenabschnitte die Faser wirksam verarbeiten und dadurch die Festigkeitseigenschaften der Pulpe verbessern, und daß gleichzeitig die geneigten Übergangsoberflächen bzw. -oberseiten der Lamellenabschnitte die Pulpe weich kneten und die Pulpe zwischen dem Rotor und Stator zwangsweise hindurch bewegen. Die Verarbeitung gestaltet sich noch wirksamer aufgrund der gewinkelten Oberseiten der Lamellenabschnitte.
Gleichzeitig mit der sehr effektiven Verarbeitung kann eine hohe Kapazität beibehalten werden, weil die hohen Lamellenabschnitte 15 auf dem Rotor größere Länge als die hohen Lamellenabschnitte 13 des Stators aufweisen. Diese Konfiguration ergibt eine hohen Pumpenwirkung und damit hohe Kapazität. Dies trifft auch dann zu, wenn die Refinerelemente sehr feines Muster aufweisen, d. h., wenn die Lamellen und Nuten schmal sind.
Die Erfindung schafft demnach zusammengefaßt die Möglichkeit, Verunreinigungen wirksam zu dispergieren bzw. zu verteilen, ohne die Freiheit der Pulpe zu verringern, wobei gleichzeitig die Festigkeitseigenschaften der Pulpe verbessert werden können und eine hohe Kapazität beibehalten werden kann.

Beispiel

Refinerelemente in Übereinstimmung mit der dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform wurden einem Testlauf unterzogen und mit Refinerelementen mit herkömmlicher Verarbeitungsoberfläche mit Zahnmuster verglichen. Das Ergebnis zeigte, daß Refinerelemente in Übereinstimmung mit der Erfindung eine höhere Fleckverringerung bei einem bestimmten Energieverbrauch und eine bestimmte Verringerung der Pulpenfreiheit ergeben. Eine deutliche Verbesserung der Zugfestigkeit der Pulpe wurde gleichzeitig beobachtet. Darüber hinaus konnte mit den Refinerelementen in Übereinstimmung mit der Erfindung eine höhere Produktion bzw. Produktionsrate aufrechterhalten werden.
Die Ergebnisse gehen aus Fig. 4 bis 6 hervor, in welchen die Kurve I sich auf Refinerelemente gemäß der Erfindung beziehen, und in welchen die Kurve II sich auf die herkömmlichen Refinerelemente bezieht.
Fig. 4 zeigt die Fleckverringerung in % für Partikel > 50 um als Funktion des spezifischen Energieverbrauchs in kWh pro Tonne knochentrockener Pulpe (kwh/BDT). Fig. 5 zeigt die Fleckverringerung als Funktion der Freiheitsabnahme in ml CSF. Fig. 6 zeigt die Erhöhung der Zugfestigkeit in % als Funktion des Energieverbrauchs.

Claims

1. Paarweise zusammenwirkende Refinerelemente (10, 11) für einen Plattenrefiner mit zwei gegenüberliegenden Refinerplatten, von denen eine stationär und die andere drehbar ist, zur Verarbeitung von Lignocellulose-Fasermaterial in einem Refinerspalt (12) zwischen den zusammenwirkenden Elementen (10, 11), die mit einem Muster von Lamellen (13 bis 16) und dazwischen liegenden Nuten versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle auf radiale Richtung bezogen mit mehreren hohen Lamellenabschnitten (13, 15) und dazwischen liegenden niedrigen Lamellenabschnitten (14, 16) versehen ist, daß hohe Lamellenabschnitte (13, 15) direkt vor niedrigen Lamellenabschnitten (14, 16) auf gegenüberliegenden zusammenwirkenden Refinerelementen (10, 11) angeordnet sind, und daß die Länge der hohen Lamellenabschnitte (15) auf dem sich drehenden Refinerelement (11) die Länge der hohen Lamellenabschnitte (13) auf dem stationären Refinerelement (10) übersteigt.

2. Refinerelemente-Paar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite auf den hohen Lamellenabschnitten (5) zumindest auf dem sich drehenden Refinerelement einen Winkel α mit der Richtung des Refinerspalts (12) bildet, und daß die Höhe der Lamellenabschnitte (15) radial auswärts zunimmt.

3. Refinerelemente-Paar nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen hohen Lamellenabschnitten (13, 15) und niedrigen Lamellenabschnitten (14, 16) aus geneigten Oberflächen besteht.