專利名稱：低停留時(shí)間、高溫和高速的木屑研磨的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及紙漿生產(chǎn)領(lǐng)域，本發(fā)明具體涉及將木屑研磨成造紙用紙漿的方面。
在紙漿生產(chǎn)工藝中，眾所周知單盤磨機(jī)和雙盤磨機(jī)。用含本質(zhì)纖維素的纖維材料采用具有初級(jí)研磨和二級(jí)研磨的二步法生產(chǎn)紙漿時(shí)通常采用這種盤磨機(jī)，在加熱機(jī)械制漿(TMP)法中，木屑由第一填料螺旋送料器或第一旋轉(zhuǎn)閥送入到加壓的預(yù)熱器并由蒸氣預(yù)熱。隨后，第二螺旋傳送器或第二填料螺旋送料器將木屑排出預(yù)熱器。帶式送料器接著將預(yù)熱后的木屑送入研磨機(jī)、初步研磨成紙漿。如果用填料螺旋送料器作第二送料器，則預(yù)熱器和研磨機(jī)中的系統(tǒng)壓力可以分離。然后，初級(jí)研磨機(jī)排出的紙漿送入到第二研磨機(jī)作進(jìn)一步處理。
研磨機(jī)通常操作在約30～50磅每平方英寸(207～345kPa)的壓力下，對(duì)單盤研磨機(jī)轉(zhuǎn)速為1500～1800r/min，而對(duì)雙盤研磨機(jī)轉(zhuǎn)速為1200～1500r/min。為生產(chǎn)要求質(zhì)量的紙漿，木屑在預(yù)熱器中與蒸氣混和，并在初級(jí)研磨之前保持在預(yù)定溫度和壓力下。保留時(shí)間或停留時(shí)間直接影響紙漿質(zhì)量。停留時(shí)間是木屑停留在第一填料螺旋送料器和帶式送料器之間的時(shí)間。在分離系統(tǒng)中，停留時(shí)間間隔包括在預(yù)熱器中以及從第二排出填料螺旋送料器到帶式送料器的時(shí)間間隔。這兩個(gè)停留時(shí)間間隔中的每一個(gè)均可以在不同壓力下調(diào)節(jié)。木屑由帶式送料器送入研磨機(jī)并通過(guò)研磨機(jī)盤的傳送和研磨時(shí)間不計(jì)入停留時(shí)間。原因是傳送和研磨時(shí)間的持續(xù)時(shí)間很短。對(duì)大多數(shù)研磨機(jī)，傳送和研磨時(shí)間小于1秒。
在盤磨機(jī)與研磨紙漿的其它方法的競(jìng)爭(zhēng)中的一個(gè)重要因素是操作盤磨裝置所必需的能耗。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，能量成本的快速增加使得盤磨機(jī)不能與生產(chǎn)紙漿的其它方法競(jìng)爭(zhēng)。在這種工藝中眾所周知，增加研磨機(jī)的操作速度可以減小生產(chǎn)質(zhì)量大致相同紙漿所需的總的單位能量。在常規(guī)的單盤磨機(jī)中高速操作大于1800r/min，通常在約2300至2600r/min的范圍內(nèi)。對(duì)雙盤磨機(jī)，高速操作超過(guò)1500r/min，通常在1800～2400r/min范圍內(nèi)。研磨機(jī)的較高轉(zhuǎn)速導(dǎo)致所謂高強(qiáng)度研磨。研磨強(qiáng)度可以表示為每磨條沖擊的平均單位能量或表示為單位研磨能。對(duì)于高強(qiáng)度研磨的更詳細(xì)的定義，請(qǐng)參考K.B.Miles的文章“計(jì)算木屑研磨機(jī)中停留時(shí)間和研磨強(qiáng)度的簡(jiǎn)化方法”，該文載于Paper and Timber，1991，739。增加磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度導(dǎo)致木屑沖擊盤磨機(jī)研磨表面上磨條的沖擊強(qiáng)度的增加。但是高速研磨可能對(duì)生產(chǎn)的紙漿產(chǎn)生副作用，在進(jìn)一步加工時(shí)，這種副作用導(dǎo)致紙的強(qiáng)度降低。
減少整個(gè)造紙系統(tǒng)能量成本的另一個(gè)方法是回收預(yù)熱木屑的高壓蒸氣。在常規(guī)的TMP系統(tǒng)中，有些研磨機(jī)需要加熱壓縮機(jī)或機(jī)械壓縮機(jī)，使回收的預(yù)熱蒸氣壓力升到可供給在別處研磨機(jī)的處理蒸氣。在高壓下操作預(yù)熱器形成含有充分熱量的蒸氣，因而回收的預(yù)熱蒸氣可以直接應(yīng)用在給定的處理過(guò)程中，或經(jīng)濟(jì)地下降到可滿足處理要求的水平。
預(yù)熱期間木屑上的壓力影響紙漿的質(zhì)量。重要的是要注意到，在研磨過(guò)程中高壓和高溫是同義的，因?yàn)閮蓚€(gè)變數(shù)直接相關(guān)。在研磨過(guò)程中的一個(gè)重要因素是在初級(jí)研磨之前木屑相對(duì)于木屑木質(zhì)素玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)的溫度。該溫度取決于木屑的木種而改變。
在常規(guī)的停留時(shí)間在高溫即大于玻璃轉(zhuǎn)換點(diǎn)的溫度下進(jìn)行預(yù)熱，可使木質(zhì)素變軟，達(dá)到使纖維完全分開。在這種高溫或高壓下分離的纖維大多未受到損害，其上包覆一薄層木質(zhì)素。這使得要形成原纖維是很困難的。結(jié)果是要求高的單位能量并降低了用這種紙漿生產(chǎn)的紙的光學(xué)性能。
為減少由于使用較高速研磨機(jī)以及控制木屑和紙漿的溫度高于和低于Tg溫度所需的能耗，已經(jīng)提出先有設(shè)計(jì)，PCT申請(qǐng)WO 94/16139公開一種低能耗方法，其中，材料在低于木質(zhì)素軟化溫度Tg下引入到高速初級(jí)研磨機(jī)中。隨后使研磨的紙漿保持在高于Tg溫度約1分鐘，然后才引入到第二高速研磨機(jī)中。
發(fā)明概要本發(fā)明是一種在具有一個(gè)或多個(gè)研磨機(jī)的紙漿生產(chǎn)系統(tǒng)中的初級(jí)盤磨機(jī)上制漿的新的和改進(jìn)的方法。該方法減小了能量需求，同時(shí)由于使用新方法改進(jìn)了紙張質(zhì)量。
本發(fā)明的方法包含高強(qiáng)度研磨紙漿，但顯著降低總的單位能量需求，而且不損害紙漿強(qiáng)度和光學(xué)特性。獲得這種結(jié)果的方法是，直接在進(jìn)行初級(jí)研磨之前，將木屑加熱到大于Tg的溫度，而停留時(shí)間少于1分鐘，對(duì)于特定木種的木屑，木屑溫度最好保持在高于Tg至少10℃。然后將木屑送入高強(qiáng)度研磨機(jī)。該方法的單位能耗比常規(guī)TMP法至少降低20％。
一般地講，對(duì)于特定的木種，與常的TMP質(zhì)量相比要生產(chǎn)改進(jìn)的TMP質(zhì)量所用的停留時(shí)間(R)、壓力(T)和速度(S)范圍是10～40秒的停留時(shí)間、75～95磅每平方英寸的壓力，對(duì)于單盤磨機(jī)，其轉(zhuǎn)速大于1800r/min，對(duì)于雙盤磨機(jī)，其轉(zhuǎn)速大于1500r/min。例如，對(duì)于云杉/香脂冷杉木屑，操作單盤磨機(jī)時(shí)，其最佳的RTS范圍是轉(zhuǎn)速2600r/min，壓力85磅每平方英寸，停留時(shí)間在10～30秒之間。本發(fā)明的RTS-TMP方法可以提供充分的加熱軟化，從而在高強(qiáng)度研磨時(shí)生成高級(jí)纖維，而減少能耗。
RTS-TMP方法生產(chǎn)的高質(zhì)量紙漿使得可以應(yīng)用各種次級(jí)研磨機(jī)。一些次級(jí)研磨機(jī)允許進(jìn)一步節(jié)省能量，而其它一些次級(jí)磨機(jī)則可用來(lái)生產(chǎn)特種紙。
本發(fā)明的RTS-TMP方法還可以用于化學(xué)加熱機(jī)械制漿法(CTMP)和堿性過(guò)氧化物加熱機(jī)械制漿法(AP-TMP)中。
因此本發(fā)明的目的是提供研磨紙漿的方法，該方法對(duì)于達(dá)到一定的纖維質(zhì)量可以減小能量需求。
本發(fā)明的另一目的是提供一種紙漿生產(chǎn)法，該法可生產(chǎn)較高質(zhì)量的紙漿，而能耗比常規(guī)TMP法低。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種在初級(jí)研磨機(jī)上生產(chǎn)改進(jìn)紙漿的方法，使得在選擇次級(jí)研磨方法時(shí)允許有更多的選擇性。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于在初級(jí)研磨機(jī)上生產(chǎn)改進(jìn)紙漿的各不相同條件的方法，從而在次級(jí)研磨之后獲得各種要求的最后特性。
本發(fā)明的又一目的是提供一種生產(chǎn)紙漿的方法，該方法需要的設(shè)備數(shù)量少。
另一目的是生產(chǎn)木屑，該木屑更容易在高強(qiáng)度進(jìn)行初始分離纖維。
在以下說(shuō)明中將顯示本發(fā)明的這些和其它目的。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明參照以下附圖和說(shuō)明可以明顯看出本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)，這些附圖是

圖1是可以應(yīng)用本發(fā)明RTS-TMP方法的雙研磨機(jī)系統(tǒng)的示意圖；圖2是用常規(guī)TMP法和本發(fā)明的RTS-TMP法研磨的紙漿的紙漿打漿度對(duì)所加能量的曲線圖；圖3是用常規(guī)TMP法和本發(fā)明的RTS-TMP法研磨的紙漿的抗拉指數(shù)對(duì)所加能量的曲線圖；圖4是用常TMP法和本發(fā)明的RTS-TMO法研磨的紙漿的破裂指數(shù)對(duì)所施能量的曲線圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖1中可以應(yīng)用本發(fā)明RTS-TMP方法的研磨系統(tǒng)總的用編號(hào)10表示。雙研磨系統(tǒng)10通過(guò)在填料螺旋入口12上引入木屑而開始操作。填料螺桿14通過(guò)在填料螺桿外殼13中的轉(zhuǎn)動(dòng)而將木屑送入研磨系統(tǒng)10。在某些系統(tǒng)中可以用旋轉(zhuǎn)閥替代填料螺桿14。將加熱木屑的蒸氣通過(guò)管道16引入研磨機(jī)系統(tǒng)。蒸氣和木屑在腔室18中混合并進(jìn)入預(yù)熱器20。已加熱的木屑通過(guò)固有的重力垂直落入排出螺桿22。該排出螺桿22轉(zhuǎn)動(dòng)將已加熱的木屑排入蒸氣分離室24。蒸氣通過(guò)管道26從蒸氣分離室返回到腔室18。水或其它的處理化學(xué)試劑可以通過(guò)管道28加入到混合物。熱處理后的木屑然后由高速帶式送料器30輸送到初級(jí)研磨機(jī)32上。初級(jí)研磨機(jī)32由馬達(dá)33驅(qū)動(dòng)。木屑在帶式送料器30和研磨機(jī)32中的傳送和研磨時(shí)間小于0.1秒。漂白劑可從漂白劑池40通過(guò)管道34和36及計(jì)量系統(tǒng)38加入在初級(jí)研磨機(jī)32內(nèi)的紙漿中。
初級(jí)紙漿通過(guò)管道42送入次級(jí)研磨機(jī)44，該研磨機(jī)由馬達(dá)46驅(qū)動(dòng)。由次級(jí)研磨機(jī)44研磨后的紙漿通過(guò)管道48轉(zhuǎn)移到其它裝置，以便進(jìn)一步加工成最后制品。
停留時(shí)間是木屑在填料螺旋送料器14和帶式送料器30之間移動(dòng)的時(shí)間。在分離系統(tǒng)中，填料螺旋進(jìn)料器將取代排出螺桿22。因此在高壓下的停留時(shí)間被定義為在螺桿22和帶式送料器30之間的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明RST-TMP的這種替代方案，預(yù)熱容器不是必需的。在典型的常規(guī)研磨法中，在初級(jí)研磨之前的木屑溫度保持在低于Tg溫度。低于Tg的溫度可防止木屑中的木質(zhì)素過(guò)分軟化。這樣便防止在中等薄片上的高度分離，否則這將導(dǎo)致高度分離的纖維包覆一層木質(zhì)素，這使得要使纖維結(jié)構(gòu)形成原纖維很困難。
希望進(jìn)行高壓研磨，以便經(jīng)濟(jì)地回收蒸氣，使其進(jìn)一步用于處理需要的蒸氣。常規(guī)TMP和在高壓的TMP的比較結(jié)果示于如下。
試驗(yàn)1在1800r/min時(shí)壓力的影響常規(guī)TMP 高壓TMP初級(jí)研磨轉(zhuǎn)速 1800 1800壓力(kPa) 276586停留時(shí)間(s) 150150單位能量(kwh/ODMT)705505次級(jí)紙漿總的單位能量(kwh/ODMT)1836 2185打漿度(ml)194179松密度3.04 2.73破裂 1.72.1撕裂 9.39.9抗拉性36.3 41.0伸長(zhǎng)率(％)1.83 1.90T.E.A.28.05 32.78亮度(實(shí)際紙張)46.5 43.1散射 47.0 45.2不透明度(％) 94.3 95.4碎片含量(％) 1.28 0.40+28網(wǎng)目(％) 48.5 37.9參考上述試驗(yàn)，用高壓法獲得的紙漿最后制品的總的單位能量比常規(guī)法增加19％。紙張的光學(xué)質(zhì)量降低3.4％。光學(xué)質(zhì)量的降低是由于在高壓下延長(zhǎng)停留時(shí)間而使木質(zhì)素中生色團(tuán)退色的結(jié)果。
通常，初始研磨機(jī)32可以是單盤結(jié)構(gòu)或雙盤結(jié)構(gòu)。常規(guī)初級(jí)研磨機(jī)對(duì)單盤機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500～1800r/min，而對(duì)雙盤機(jī)在1200～1500r/min之間。此范圍是由于交流電源的頻率所致，北美的頻率為60Hz，而大多數(shù)歐洲國(guó)家為50Hz。在單盤結(jié)構(gòu)中在兩種操作頻率下超過(guò)1800r/min的磨盤速度被認(rèn)為是高速研磨。對(duì)于雙盤結(jié)構(gòu)，在兩種頻率下，高于1500r/min的轉(zhuǎn)速認(rèn)為是高速研磨。
以下試驗(yàn)比較常規(guī)TMP法和高速TMP法。在此試驗(yàn)中，高速TMP在2600r/min轉(zhuǎn)速下進(jìn)行。
試驗(yàn)2 常規(guī)研磨壓力下轉(zhuǎn)速的影響常規(guī)TMP高壓TMP初級(jí)研磨轉(zhuǎn)速 1800 2600壓力(kPa) 276 276單位能量(kwh/MT) 974 876停留時(shí)間(s) 150 150次級(jí)紙漿總的單位能量(kwh/ODMT)2045 1621打漿度(ml)153 178松密度2.83 3.05破裂 2.0 1.7撕裂 9.2 9.4抗拉性38.3 40.7伸長(zhǎng)率(％)1.83 1.86T.E.A.31.1 29.3亮度(實(shí)際紙張)46.7 48.0散射 48.6 49.1不透明度(％) 94.5 94.3碎片含量(％) 1.64 2.48+28網(wǎng)目(％) 35.5 35.4提高研磨機(jī)的轉(zhuǎn)速到2600r/min和保持所有其它參數(shù)相同導(dǎo)致在初級(jí)研磨機(jī)中生產(chǎn)的紙漿的特性與常規(guī)TMP的產(chǎn)品特性相同。增加研磨機(jī)速度導(dǎo)致需要的總的單位能量降低15％。
將高速研磨和長(zhǎng)停留時(shí)間的高溫預(yù)熱相結(jié)合導(dǎo)致在工業(yè)上不能接受的研磨法。造成在初級(jí)研磨機(jī)的磨盤之間的板間隙損耗，并使得紙漿的亮度下降到不能接受。在高壓下過(guò)分地?zé)彳浕梢苑乐乖诔跫?jí)研磨機(jī)上施加相當(dāng)大的單位能量。
然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，降低在高壓、高強(qiáng)度研磨下的停留時(shí)間可以以較低的能量需求生產(chǎn)質(zhì)量可接收的紙漿。試驗(yàn)了減少停留時(shí)間的三個(gè)例子。在下面的試驗(yàn)3中示出了試驗(yàn)結(jié)果。該結(jié)果證明，在溫度大于Tg的小于1min的停留時(shí)間內(nèi)可以避免在常規(guī)長(zhǎng)停留時(shí)間的高壓高強(qiáng)度研磨所形成的劣質(zhì)紙漿質(zhì)量。本發(fā)明的優(yōu)化停留時(shí)間小于40秒。
試驗(yàn)3在高壓高強(qiáng)度研磨時(shí)停留時(shí)間的影響例1 例2 例3初級(jí)研磨轉(zhuǎn)速(r/min) 260026002600停留時(shí)間(s) 120 24 13單位能量(kwh/MT)570 610 536次級(jí)紙漿總的單位能量(kwh/MT)181716461587打漿度(ml) 168 186 148松密度 2.712.892.83破裂1.9 1.8 2.1撕裂9.4 9.4 9.3抗拉性 41.137.642.1伸長(zhǎng)率(％) 1.931.612.06T.E.A. 33.826.536.5亮度(實(shí)際紙張) 43.846.646.5散射46.548.948.2不透明度95.494.395.1碎片含量(％)0.600.731.24+28網(wǎng)目(％) 31.533.337.7
在上述試驗(yàn)3中，用云杉木屑作試驗(yàn)用的含木質(zhì)素纖維的材料，雖然10～30秒的范圍便表現(xiàn)出顯著的優(yōu)點(diǎn)，但最佳的停留時(shí)間是13秒。在高壓下的該停留時(shí)間的結(jié)果是充分加熱軟化木屑，使得纖維易于在高強(qiáng)度下開始纖維化，而不會(huì)完全軟化纖維和使纖維包覆一層木質(zhì)素。在TMP的紙漿中，在初級(jí)研磨機(jī)32中的木屑開始分離纖維期間便已經(jīng)引起大量的破碎的纖維。本文的目的是在減少單位能量需求下建立改進(jìn)的初級(jí)研磨機(jī)紙漿特性。這便是本發(fā)明的RTS-TMP方法。
在試驗(yàn)4中比較了本發(fā)明的RTS-TMP方法與常規(guī)的TMP方法。
試驗(yàn)4 常規(guī)法的和RTS-TMP法的紙漿特性及能量需求比較常規(guī)TMP1 常規(guī)TMP2 RST-TMP初級(jí)研磨轉(zhuǎn)速(r/min) 1800 1800 2600壓力 276 276 586停留時(shí)間(s) 150 150 13單位能量(kwh/ODMT)1243 705 536次級(jí)紙漿總的單位能量 2030 2011 1567打漿度(ml)148 148 148松密度2.82 2.85 2.83破裂 1.8 2.0 2.1撕裂 9.3 8.9 9.3抗拉性37.1 38.6 42.1伸長(zhǎng)率(％)1.66 1.93 2.06T.E.A.28.6 32.0 36.5亮度(實(shí)際紙張)46.6 46.1 46.5散度 47.0 52.3 48.2不透明度％93.7 94.8 95.1碎片含量 2.18 1.44 1.24+28網(wǎng)目(％) 32.1 37.7 37.7
表中1、2欄的常規(guī)TMP的系統(tǒng)溫度和3欄的RST-TMP的系統(tǒng)溫度分別是132℃和166℃。
參考試驗(yàn)4可以觀察到，應(yīng)用RST-TMP法可以降低常規(guī)研磨所要求的單位能量。表中示出常規(guī)法的兩個(gè)不同試驗(yàn)的結(jié)果。這兩個(gè)常規(guī)的操作在初級(jí)研磨和次級(jí)研磨之間分成不同的動(dòng)力。以kwh/mt為單位的總的單位能量從約2000降到約1500，降低22.4％。即使需要的能量降低，但紙漿的打漿度仍然相同。
與常規(guī)TMP法相比，本發(fā)明的新穎的RTS-TMP法除減少所需能量外，還改進(jìn)了紙漿的某些特性。
與常規(guī)的TMP法相比，本RTS-TMP法使以Nm/g為單位的紙漿的抗拉指數(shù)增加(圖3)。在相同的單位能量下比較，RTS-TMP的抗拉指數(shù)平均高出約8Nm/g。同樣，與采用紙漿研磨的常規(guī)TMP法相比，采用RTS-TMP方法，相對(duì)所加能量破裂指數(shù)增加(圖4)。在相同單位能量條件下比較，RTS-TMP的破裂指數(shù)比常規(guī)TMP的指數(shù)平均高出約0.6kPa.m2/g。
由RTS-TMP法取得的改進(jìn)的紙漿質(zhì)量使得可以使用的次級(jí)研磨機(jī)的種類有很大的靈活性。在某些情況下完全不需要次級(jí)研磨。由初級(jí)研磨得到的紙漿可直接加工成紙。但是在大多數(shù)情況下，為獲得紙張要求的紙漿質(zhì)量，需要次級(jí)研磨。RTS-TMP的初級(jí)紙漿具有較小的破碎纖維和裂縫區(qū)。這種改進(jìn)的紙漿特征不太容易使纖維降級(jí)，因而可以在第二級(jí)中使用節(jié)省能量的高強(qiáng)度研磨。改進(jìn)了的紙漿質(zhì)量允許多種的次級(jí)研磨。次級(jí)研磨機(jī)44的選擇包括低濃度研磨(LCR)和高濃度研磨(HCR)兩種。低濃度和高濃度是指在紙漿中固態(tài)物與總的物料量之比的百分?jǐn)?shù)。HCR通在25～50％固態(tài)物之間，而LCR則小于10％的固態(tài)物?，F(xiàn)有的HCR處理包括常規(guī)HCR、高速HCR和熱HCR。作為本發(fā)明的RTS-TMP方法的結(jié)果，能量的使用減小22.4％，另外，通過(guò)回收高壓蒸氣可以節(jié)省另外的能量。因此本發(fā)明在能耗方面有這些改進(jìn)，同時(shí)還具有改進(jìn)紙漿質(zhì)量的另外有利之處。
本發(fā)明的RTS-TMP法可用研磨的紙漿生產(chǎn)改進(jìn)的新聞紙。在試驗(yàn)5中比較了用三種生產(chǎn)紙漿的方法生產(chǎn)的新聞紙。
試驗(yàn)5 用常規(guī)、高速和RTS-TMP紙漿生產(chǎn)的100％TMP新聞紙?zhí)匦苑椒?常規(guī)TMP法*RTS-TMP法**高速法***厚度(mm) 0.147 0.1500.147密度(g/cm3) 0.335 0.3390.331亮度 40.142.8 43.2不透明度 84.285.0 80.9拉伸百分?jǐn)?shù)-MD3.343.12 3.12拉伸百分?jǐn)?shù)-CD3.894.15 4.45抗拉指數(shù)(Nm/g)-MD21.13 22.3317.49抗拉指數(shù)(Nm/g)-CD9.439.82 8.48斷裂長(zhǎng)度(m)MD64636831 5350斷裂長(zhǎng)度(m)CD28863004 2593破裂指數(shù)(kPa.m2/g) 0.590.62 0.55裂縫指數(shù)(mN.M2/g)MD 6.956.97 6.46裂縫指數(shù)(mN.m2/g)CD 6.767.62 6.72*1 800r/min，在276kPa壓力下150s；**2600r/min，在586kPa壓力下13s；***2600r/min，在276kPa壓力下150s；試驗(yàn)5表示用次級(jí)研磨機(jī)研磨后的紙漿作的新聞紙。所有三種初級(jí)研磨方法生產(chǎn)的紙漿在作成新聞紙之前均用同樣的次級(jí)研磨方法研磨。與用常規(guī)TMP方法(1欄)生產(chǎn)的新聞紙比較，用RTS-TMP方法(2欄)作的新聞紙?jiān)诹炼群筒煌该鞫鹊墓鈱W(xué)特征方面完全沒有降低。用常規(guī)壓力和停留時(shí)間的高速研磨法(3欄)生產(chǎn)的紙其粘接強(qiáng)度最低。
上述數(shù)據(jù)提供了RTS控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在該系統(tǒng)中，停留時(shí)間間隔可以根據(jù)特定紙漿的相對(duì)重要特性或處理?xiàng)l件進(jìn)行調(diào)節(jié)。在圖1所示的分離系統(tǒng)中這種時(shí)間間隔可以利用例如填料螺旋送料器22的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。在試驗(yàn)3和圖2～4中示出，一種材料(云杉木屑)在進(jìn)入初級(jí)研磨機(jī)之前經(jīng)受24秒或13秒不同停留時(shí)間的處理，結(jié)果對(duì)能耗、打漿度和涉及強(qiáng)度的特性產(chǎn)生不同的影響。這些數(shù)據(jù)清楚表明，利用能耗顯著降低的RTS可以獲得與用常規(guī)研磨法獲得的紙漿特性相當(dāng)?shù)募垵{特性例如打漿度。在相當(dāng)于常規(guī)研磨的能耗下，用24秒的停留時(shí)間與13秒的停留時(shí)間和常規(guī)研磨法兩種情況(圖3和4)相比，可以獲得顯著改進(jìn)的強(qiáng)度。
雖然已經(jīng)作為例示目的說(shuō)明本發(fā)明上述方法的優(yōu)化實(shí)施例，但是上述說(shuō)明不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對(duì)本文所述發(fā)明的限制。因此這一領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到各種改變、匹配和替代裝置而不違背本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用含木質(zhì)纖維素的纖維材料通過(guò)具有初級(jí)研磨機(jī)的研磨系統(tǒng)生產(chǎn)紙漿的方法，其特征在于加熱纖維到大于纖維中木質(zhì)素玻璃轉(zhuǎn)換溫度的溫度；保持纖維的溫度大于上述玻璃轉(zhuǎn)換溫度，保持小于1分鐘的時(shí)間間隔；在初級(jí)研磨機(jī)中高強(qiáng)度研磨加熱后的纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，研磨機(jī)是盤磨機(jī)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，用飽和的超大氣蒸氣進(jìn)行纖維的加熱。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，上述蒸氣在加熱上述纖維后，回收上述蒸氣。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，纖維保持在約75～95磅每平方英寸的壓力。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，壓力保持在80～90磅每平方英寸。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，時(shí)間間隔小于40秒。
8.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，時(shí)間間隔在10～30秒之間。
9.如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，上述初級(jí)研磨是在高濃度下研磨。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，研磨機(jī)包括其轉(zhuǎn)速大于1800r/min的磨盤。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，研磨機(jī)磨盤在高于2300r/min的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，研磨機(jī)是雙轉(zhuǎn)盤研磨機(jī)，其轉(zhuǎn)速大于1500r/min。
13.如權(quán)利要求1～12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使初級(jí)盤磨機(jī)生產(chǎn)的紙漿承受由轉(zhuǎn)盤分離纖維的次級(jí)研磨處理。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，次級(jí)處理步驟在低濃度下進(jìn)行。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，次級(jí)處理步驟在高濃度下進(jìn)行。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，次級(jí)處理步驟是高速處理。
17.如權(quán)利要求13～16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，次級(jí)處理步驟由不同于初級(jí)研磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)盤磨機(jī)執(zhí)行。
18.如權(quán)利要求13～17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將初級(jí)研磨機(jī)出來(lái)的紙漿在低于木質(zhì)素玻璃轉(zhuǎn)換溫度的溫度下輸送到第二處理步驟。
19.如權(quán)利要求13～17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將初級(jí)研磨機(jī)出來(lái)的紙漿在高于木質(zhì)素玻璃轉(zhuǎn)換溫度的溫度T輸送到第二處理步驟。
20.如權(quán)利要求13～19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在次級(jí)研磨機(jī)中的材料承受高強(qiáng)度的纖維分離。
21.如權(quán)利要求1～20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，初級(jí)研磨機(jī)向材料施加能量，施加的比率在400～800kwh/ODMT的范圍內(nèi)。
22.如權(quán)利要求1～21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在初級(jí)研磨機(jī)(32)送料器機(jī)構(gòu)(30)上游的增壓螺旋傳送器(22)中，纖維被加熱到高于玻璃轉(zhuǎn)換溫度的溫度，而且上述時(shí)間間隔依賴于從上述增壓螺旋傳送器(22)傳送到初級(jí)研磨機(jī)的送料器機(jī)構(gòu)(30)的傳送時(shí)間。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，上述時(shí)間間隔可以調(diào)節(jié)，方法是改變上述螺旋傳送器(22)的速度。
24.如權(quán)利要求1～23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于一定的木質(zhì)纖維素材料，上述時(shí)間間隔可以在施加相當(dāng)高總能以便達(dá)到最大強(qiáng)度時(shí)的相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間間隔和施加相當(dāng)?shù)涂偰苁鼓芰勘M量減小以獲得所需打漿度時(shí)的相當(dāng)短的時(shí)間間隔之間變化。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，上述相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間間隔約24秒。
26.如權(quán)利要求24或25所述的方法，其特征在于，上述相當(dāng)短的時(shí)間間隔約為13秒。
27.如權(quán)利要求24～26中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，上述施加的相當(dāng)高的能量在約1800kwh/ODMT以上。
28.如權(quán)利要求24～27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，上述施加的相當(dāng)?shù)偷哪芰啃∮诩s1650kwh/ODMT。
29.如權(quán)利要求1～21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于纖維在初級(jí)研磨機(jī)(32)緊上游的預(yù)熱系統(tǒng)(20、22、24)中被加熱到高于玻璃轉(zhuǎn)換溫度的溫度；上述時(shí)間間隔取決于通過(guò)上述預(yù)熱系統(tǒng)的傳輸時(shí)間；傳輸時(shí)間可在至少10～30秒的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種在初級(jí)研磨機(jī)最好為盤磨機(jī)(32)中將含木質(zhì)纖維素的材料研磨成紙漿的方法。材料被預(yù)熱(20、22、24)到高于材料中木質(zhì)素玻璃轉(zhuǎn)化溫度的溫度。材料保持在此溫度一段時(shí)間，此時(shí)間間隔小于1分鐘，最好在10～30秒的范圍。加熱后的材料然后放在研磨機(jī)中進(jìn)行高強(qiáng)度研磨以形成紙漿。所得紙漿具有較高質(zhì)量，為次級(jí)研磨加工(44)提供了很大靈活性。預(yù)熱時(shí)間間隔根據(jù)不同目的例如降低總的單位能量(圖2)或增加強(qiáng)度特性(圖3和4)而可調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)F27D27/00GK1157016SQ96190629
公開日1997年8月13日 申請(qǐng)日期1996年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月12日
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