Способ обработки волокнистого материала

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii>971965 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 04.05.8! (21) 3285093/29-12 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

D 2I В 1/04

Государственный комитет

СССР (53) УДК 676,1, .02.7 (088.8) Опубликовано 07.11.82. Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 17.11.82 по делам изооретеиий и открытий (72) Автор изобретения

В. И. Сороки н

Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности .: (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности и может найти применение при производстве волокнистых полуфабрикатов.

Известен способ обработки волокнистого материала путем механического обжатия при перемещении его через кольцевую рабочую камеру, образованную внутренним и внешним рабочими телами, одному из которых сообшают колебательное движение путем вращения неуравновешенной массы (11.

Этот способ предназначен для пропитки щепы раствором варочных химикатов. При установившемся режиме обработки древесная щепа заполняет все пространство между рабочими поверхностями и подвергается многократному обжатию с усилием, не превышающим предела прочности обрабатываемой древесины во избежание разрушения щепы (1) .

Недостатком этого способа является то, что при обработке не происходит и не может происходить разделения обрабатываемого материала на волокна, а только многократное обжатие, приводяшее к полной и равномерной его пропитке.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем обеспечения разделения материала на волокна и повышения качества получаемого материала.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки волокнистого материала путем механического обжатия при перемешении его через кольцевую рабочую камеру, образованную внутренним и внешним рабочими телами, одному из которых сообшают колебательное движение путем вращения неуравновешенной массы, механическое обжатие осуществляют при заполнении рабочей камеры материалом на 20 — 7У/р ее объема и амплитуде колебаний рабочего тела в пределах от до ()- с!

D— .4

1 5 — -ргде D — внутренний диаметр внешнего рабочего тела;

d — наружный диаметр внутреннего рабочего тела.

Механическое обжатие материала осу20 ществляют с усилием — 15 кг/см

Способ осуществляется следующим образом.

Волокнистый материал, например древесную щепу, непрерывно подают в рабочую

9719б5 камеру, представляющую собой кольцевой зазор между внутренним и внешним. рабочим телами. Одному из рабочих тел сообщают колебательное движение путем вращения неуравновешенной относительно оси вращения массы (дебаланса). Материал подают па обработку в таком количестве, чтобы рабочая камера была заполнена обрабатываемым материалом на 20 — 70% от ее полного объема. При этом амплитуда колебаний рабочего тела должна быть в пределах от -- — до †- . Величина дебаланD - d 0с1

4 2 са и скорость его вращения должна обеспечивать усилие обжатия обрабатываемого материала 1 15 кг/см . В результате многократного обжатия обрабатываемый материал разделяется на отдельные волокна, ко1орые при продолжении обработки раз., алываются до желаемой степени помола.

Проведенный контроль за изменением указанных параметров в процессе обработки IIo предлагаемому способу позволяет установить границы изменения параметров, в пределах которых осуществима обработка flo предлагаемому способу.

a) Степень заполнения рабочей камеры обрабатываемым материалом может изменяться в интервале 20 70О/о полного объема рабочей камеры. Уменьшение заполнения рабочей камеры ниже 20О/о резко снижает производительность процесса, а повышение свыше 70% — затрудняет обкатку и может привести к заполнению всей рабочей камеры обрабатываемым материалом, к прекращению обкатки, и вследствие этого, резкому уменьшению усилия обжатия, которое становится недостаточным для раздавливания материала, т. е. для осупсествления способа. б) Величина амплитуды колебаний рабочего тела от среднего положения установлена при различных условиях обработки. Максимальная амплитуда соответствует минимальной загрузке рабочей камеры и при13-d олижается к значению — — — — а минималь7 ная амплитуда, соответствующая максимальному заполнению рабочей камеры, при которой еще происходит обкатка и раздавливание обрабатываемого материала, соD-d ставляет -- ---. где L — вну гренний диаметр внешнего рабочего тела; — наружный диаметр внутреннего рабочего тела. в) Усилие обжатия материала при обработке должно быть установлено в пределах

1 5 кг/см - . Обжатие с усилием менее кг/см не позволяет обеспечить раздавливание и разделение на волокна даже мягкой щепы, подвергнутой интенсивной химической обработке, а с усилием свыше

15 кг/cM может привести к создани1о местных концентраций напряжений, превышаюЗО

S5 щих предел прочности отдельного волокна. что сопровождается рубкой целлюлозных волокон.

Примеры осуществления способа.

Сопоставительные опыты проводятся с использованием специально изготовленного аппарата, состоящего из двух полых цилиндров, расположенных один внутри другого и образующих кольцевую рабочую камеру. Обкатку меньшего цилиндра по внутренней поверхности большего цилиндра создают вращением приводного вала с дебалансом, установленного на подшипниках во внутреннем цилиндре.

Вниду того, что при обработке щепы по известному способу (прототипу) не достигается ее разделение на волокна (количество непровара более 90с /с), а градус помола при обработке волокнистой массы остается без изменения, для оценки уровня показателей механической прочности обработанного материала его показатели сравнивают с показателями, достигаемыми при размоле щепы до той же степени помола на применяемой обычно для этой цели дисковой мельнице.

Пример 1. Березовую щепу нагревают с 2О/o-ным раствором едкого патра в течение 1,5 ч при 100 С, после чего щепу разделяют на две части, одну из которых размалывают на дисковой мельнице Спроут

Вальдрон, а вторую часть щепы подвергают обработке по предлагаемому способу. Пробуют три варианта выполнегщя предлагаемого способа, отличающихся условиями проведения обработки. По первому варианту щепу непрерывно подают в аппарат со скоростью 90 кг/ч. Вес установленных дебалансов обеспечивает усилие обжатия материала 5 кг/см, отклонение барабана от среднего положения при обкатке в соответствии с замером составляет 7,5 мм, что при величинах D = 240 мм и d = 210 им соответствует отклонению приблизительно равному — ..Для определения степени за4 полнения рабочей камеры в ходе обработки процесс прерывают и находящийся в аппарате материал собирают и измеряют его объем, который составляет 70 /р от объема рабочей камеры. Пропускание материала через аппарат в этом и последующих вариантах повторяется шесть раз с промежуточной промывкой и сортированием массы после первого пропускания. Определяют количество отходов (непровар) после первого пропускания,а также градус помола (ШР) и показатели механической прочности отливок бумаги плотностью 75 г/м после шестого пропускания. По второму варианту предлагаемого способа обработку осуществ— ляют аналогичным образом при скорости пропускания материала через аппарат 35 кг/ч, 971965

Табл и ца 1

Показатели

Обработка по предл. способу

Размол на дисковой мельнице

I I I III

Варианты

531,702

23 35 60

4350 5860 7020

Степень помола, ШР

Разрывная длина, м

18 104 273

37 190

2,6

1,5 2,2 2,9

1,7

1,5

5 отклонении барабана от среднего положения в процессе обработки 10 мм () и степени заполнения рабочей камеры при обработке 45О/о. По третьему. варианту скорость пропускания материала через аппарат составляет 16 кг/ч, отклонение барабана от среднего положения в процессе обработки около 15 мм (О " ), а степень заполнения рабочей камеры материалом при обработке 20 /р. Полученные в данном примере и представленные в табл. 1 результаты показывают, что уменьшение степени заполнения рабочей камеры с 70/О до 20О/o вызывает увеличение амплитуды обкатывания с (- - ) до () и приводит к более полному разделению щепы на волокна — количество непровара уменьКоличество отходов сортирова ния, 4

Сопротивление излому, ч. д. и.

Сопротивление продавливанию, кг/см

Сравнение механической прочности волокнистого материала, обработанного по предлагаемому способу и размолотого на дисковой мельнице, указывает на более высокие показатели, достигаемые при обработке по предлагаемому способу. Разрывная 45 длина и сопротивление продавливанию повышаются в среднем на 1P/о, а сопротивление излому возрастает в 1,5 раза.

Пример 2. Березовую щепу нагревают с 2 /о-ным раствором карбоната натрия в течение 1,5 ч при 100 С,затем разделяют

6 шается с 5,3 /О до 0,2О/о и -к увеличению градуса помола с 23 до 60 ШР, но сопровождается снижением производительности процесса. При увеличении степени заполнения рабочей камеры обрабатываемым материалом свыше 70О/О и, соответственно, при уменьшении амплитуды обкатки менее - щепа в процессе обработки перестает разделяться на волокна (количество непровара более 90"/о), градус помола при обработке волокнистой массы остается без изменения. Поэтому для оценки уровня механической прочности обработанного волокнистого материала в табл. 1 для сравнения помещены показатели, полученные при размоле щепы до той же степени помола на дисковой мельнице.

23 35 60

3760 4740 6250 на две части, одну из которых размалывают на дисковой мельнице, а другую подвергают обработке в соответствии с предлагаемым способом. Вес установленных дебалансов обеспечивает усилие обжатия материала 10 кг/см . Отклонение барабана от среднего положения при обкатке 10 мм (" ), а степень заполнения рабочей камеры материалом 40О/р. Результаты обработки по предлагаемому способу, а также полученные при размоле на дисковой мельнице, представлены в табл. 2.

971965

Таблица 2

Показатели

Сбработка по Размол на дисковой предл. способу, мельнице .1

92,1

Белизна отливок, К

35,3

35,3

Степень помола, ШР

5550

Разрывная длина, м

2210

60

0,80

2,15

Как следует из табл. 2, обработка щепы в соответствии с предлагаемым способом по сравнению с размолом на дисковой мельнице дает возможность значительно увеличить прочность получаемого волокнистого полуфабриката. Разрывная длина, сопротивление продавливанию и раздиранию по- Зо вышается в 2 — 2,5 раза, а сопротивление излому возрастает с 1 до 73 д. и.

Пример 8. Осиновую щепу выдерживают в 5%-ном растворе аммиака в течение 12 ч

Таблица 3

Обработка по предлагаемому способу

Показатели

Размол на дисковой мельнице

96,2

96,2

Белизна отливок, 3

53,/

5,7

Степень помола, ШР

60

6400 разрывная длина, м

3100

132

23

2,6

Выход древесного остатка после химической обработки, Сопротивление излому, ч. д. и.

Сопротивление раздиранию, г

Сопротивление продавливанию, кг/см

Выход древесного остатка после химической обработки, 2

Сопротивление излому, ч. д. и.

Сопротивление раздиранию, г

Сопротивление продавливанию, к г/см при комнатной температуре, а затем разделяют на две части, одну из которых размалывают на дисковой мельнице, а другую часть щепы подвергают обработке в соответствии с предлагаемым способом. Вес дебалансов обеспечивает усилие обжатия щепы 15 кг/см . Отклонение барабана от среднего положения — 12 мм (- — ), сте- d пень заполнения рабочей камеры материалом — 30%. Полученные результаты помещены в табл. 3.

971965

Пример 4. Целлюлозу, полученную из осиновой щепы путем последовательной обра5 ботки ее растворами азотной кислоты и едкого натра при нагревании, разделяют на две части, одну из которых размалывают на дисковой мельнице, а другую подвергают обработке в соответствии с предлагаемым способом. Усилие обжатия — 1 кг/см, от1О клонение барабана от среднего положения — 7,5 мм (—: — ), степень заполнения с>- d рабочей камеры материалом 70о/о. Показатели механической прочности в сопоставлении с полученными при размоле на дисковой мельнице помещены в табл. 4.

Таблица 4

Обработка по предла- Размол на дисгаемому способу ковой мельнице

Показатели

Степень помола, JP

60

6880

5060

Разрывная длина, м

467

Данные табл. 4 также свидетельствуют о повышении механической прочности целлюлозы, обработанной по предлагаемому способу.

Осуществлявшийся в процессе проведения экспериментов контроль за расходом электроэнергии на обработку в сравнении с расходом на размол на дисковой мельнице такого же количества материала до одинаковой степени помола, показывает, что применение предлагаемого способа обработки дает возможность значительно (ориентировочно в 5 раз) снизить расход энергии на проведение операции. 40

Таким образом, полученные результаты показывают, что предлагаемый способ обработки целлюлозосодержащего материала дает возможность значительно повысить механическую прочность получаемых волокнистых полуфабрикатов, сократить расход электроэнергии на их производство и расширить технологические возможности способа обработки волокнистого материала.

Формула изобретения

1. Способ обработки волокнистого материала путем механического обжатия при

Составитель О. Лисичкина

Редактор Г. Гербер Техред И. Верес Корректор М. Дсмчик

Заказ 7658/13 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из представленных в табл. 3 данных, обработка волокнистого материала в соответствии с предлагаемым способом по сравнению с размолом на дисковой мельнице дает возможность повысить механическую прочность материала более, чем в два раза при особенно заметном увеличении сопротивления излому.

Одновременно с этим сопоставление данных табл. 1, 2 и 3 показывает, что сочетание предлагаемого способа обработки с предварительной пропиткой щепы при комнатной температуре водным раствором аммиака дает возможность получать волокнистый материал, близкий по механической прочности продуктам, полученным в опыте

1 и 2 с применением соды или едкого натра, Сопротивление излому, ч. д. и. однако заметно превосходящий последние по белизне и выходу из древесины. перемещении его через кольцевую рабочую камеру, образованную внутренним и внешним рабочими телами, одному из которых сообщают колебательное движение путем вращения неуравновешенной массы, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения разделения материала на волокна и повышения качества получаемого продукта, механическое обжатие осуществляют при заполнении рабочей камеры материалом на 20 — 70о/о ее объема и амплитуде колебаний рабочего тела в пределах от до д д 2 где Д вЂ” внутренний диаметр внешнего рабочего тела;

d — наружный диаметр внутреннего рабочего тела.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что механическое обжатие материала осуществляют с усилием 1 — 15 кг/см .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2836862/12, кл. D 21 В 1/04, 11.11.79.