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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus Cellulo- sefasern, bei dem Cellulosefasern entwässert und mit einem Bindemittel versetzt werden, wonach sie mit einer Bürste aufgelockert und in eine Pressform eingebracht, insbesondere eingeblasen werden und dort gepresst werden, wonach der Formkörper erhitzt wird. Sie betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung von Papier oder Platten aus Cellulosefasern, bei dem feuchte Cellulose- fasern, die mit einem Bindemittel versetzt sind, auf ein Förderband aufgebracht, insbesondere geblasen werden und dort durch ein weiteres Förderband, das oberhalb des ersten Förderbandes lauft, aneinander gedrückt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus Cellulosefasern ist aus der EP 224 205 A2 bekannt. Die Fasern können gemäss dieser Offenlegungsschrift in der Weise herge- stellt werden, dass cellulosehaltige Teilchen mit Dampf aufgeschlossen und in Defibratoren zer- fasert und anschliessend mit Heissluft getrocknet werden. Diese Fasern werden beleimt, mit einer Bürste aufgelockert und schliesslich in eine Pressform eingeblasen, wo sie dann unter Zufuhr von Wärme gepresst werden. Ein Verfahren zur Herstellung von Papier oder Platten aus Cellulose- fasern der eingangs genannten Art ist aus der WO 89/11385 A bekannt. Gemäss dieser Offenle- gungsschrift wird eine Faser/Luftsuspension in einen Spalt geblasen, der durch zwei übereinander angeordnete Förderbänder gebildet wird.
Unmittelbar vor diesen beiden Förderbändern wird ein Nebel von Klebstoff erzeugt, und die Fasern werden mit einer derart hohen kinetischen Energie zu den Förderbändern geblasen, dass sie im Wesentlichen geradlinig durch den Nebel hindurchflie- gen, sodass sie den Klebstoff aufnehmen und sich am Hinterende der zwischen den beiden Förderbändern entstehenden Platte anlagern.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Verfahren, dass die Herstellung lockerer Fasern aus einer wässerigen Suspension nach den bekannten Methoden durch Erhitzen erfolgt, also entsprechend energieaufwändig ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verfahren der eingangs genannten Art in Bezug auf die Herstellung der mit Bindemitteln versetzten Cellulosefasern zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss da- durch gelöst, dass die mit Bindemitteln versetzten Fasern hergestellt werden, indem ein wässeriger Faserbrei mechanisch entwässert wird und dann durch Rühren mit einer Bürste aufgelockert und mit Bindemittel vermischt wird, sodass Faserbündel entstehen, die man in ein Rohr einbringt, in dem eine Bürste, deren Aussendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Rohres entspricht, schnell rotiert, wobei auch im Falle der Herstellung von Papier bzw. Platten diese erhitzt werden.
Der Erfindung liegt nämlich die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass die Cellulosefasern durchaus nicht absolut trocken sein müssen oder nur eine sehr geringe Feuchtigkeit aufweisen dürfen; die Feuchtigkeit, die sich beim mechanischen Entwässern ergibt (etwa 30-60%) ist durch- aus noch akzeptabel. Zum mechanischen Entwässern kann man Zentrifugen verwenden, die Fasern können aber auch gepresst werden.
Die Cellulosefasern, die sich auf diese Weise ergeben, liegen nun dicht gepackt und keines- wegs in lockerer Form vor. Damit sie mit Bindemitteln versetzt werden können und damit sie form- und pressbar werden, müssen sie jedoch in eine lockere Form übergeführt werden. Dies geschieht gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch, dass die entwässerten Cellulosefasern mit einer Bürste in Faserknäuel zerlegt werden, wobei das Bindemittel zugesetzt wird. Dadurch werden die Cellulosefasern bereits stark aufgelockert, sodass sich das Volumen entsprechend vergrössert. Die Fasern werden dann in ein Rohr gegeben, in dem eine Bürste sehr schnell rotiert, z. B. mit 10.000 bis 20. 000 Umdrehungen pro Minute. Dadurch werden die Faserknäuel noch weiter zerlegt, und das Bindemittel wird gleichmässig verteilt. Das Volumen vergrössert sich abermals.
Durch die hohe Drehzahl wirkt die Bürste wie eine Fliehkraftpumpe. Sie zerteilt die Fasern nicht nur, sondern beför- dert sie auch weiter, zweckmässigerweise gleich in die Pressform. Dort wird das Material gepresst.
Im Gegensatz zum Fasergussverfahren muss das Material in der Form nicht getrocknet werden.
Obwohl nur mechanisch entwässert wird, ergibt sich wie bei den bekannten trockenen Verfahren nur durch das Pressen bereits ein einigermassen stabiler Formkörper. Der Pressvorgang geht somit sehr schnell vor sich, sodass die Kosten für die Pressform pro Formkörper sehr gering gehalten werden können. Die Feuchtigkeit des Formkörpers ist allerdings so hoch, dass er nach dem Pressen durch Erhitzen getrocknet werden muss. Zweckmässigerweise erfolgt das Erhitzen durch Mikrowellen, weil dadurch ein gleichmässiger Trockenvorgang bewirkt wird. Mikrowellen erhitzen
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nämlich von Innen; würde man nur von Aussen erhitzen, dann bildete sich aussen bald eine trockene Haut, durch die die innen vorhandene Restfeuchtigkeit nur sehr schlecht durchkommen könnte.
Insbesondere bei dünnen Formkörpem ist aber auch ein herkömmliches Erhitzen möglich.
Danach ist der Formkörper bereits geringfügig mechanisch belastbar, er kann z. B. auf Paletten gestapelt werden. Er muss aber noch einige Zeit ausdunsten.
Als Bindemittel wird Stärke bevorzugt.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die Verfahrensstufe, wo die Cellulosefasem mit Stärke vermischt werden ; 2 die Verfahrensstufe, wo die Faserknäuel weiter zerlegt werden ; Fig. 3 zeigt den Pressvorgang ; Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Papier oder Platten.
Als Ausgangsstoff werden Cellulosefasern verwendet. Diese Fasern werden - wie bei der Papierherstellung üblich - in Wasser aufgelöst. In Frage kommen alle in der Papierherstellung ver- wendeten Fasern (primär oder sekundär). Diese Fasern werden nun mechanisch entwässert, beispielsweise mittels einer Zentrifuge. Danach liegt der Feuchtigkeitsgehalt der Fasern je nach Faserbeschaffenheit bei ca. 30-60%. Nach dem Entwässern ist das Fasermaterial stark kompri- miert, die einzelnen Fasern sind auf einen kleinen Raum verdichtet, ähnlich wie bei Graupappe.
Dieses Material 1 (s. Fig. 1) wird mit einer schnelldrehenden Bürste 2 in einem Behälter 3 aufge- lockert, gleichzeitig wird als Bindemittel Stärke 4 eingerührt und verteilt. Die Stärketeilchen lagern sich gleichmässig an den feuchten Faserbündeln ab und haften auf deren Oberfläche. Am Ende dieses Arbeitsschrittes finden sich einzelne Fasern und kleine Faserbündel nebeneinander. Das Gesamtvolumen des Materials ist deutlich grösser. Die Fasern sind unregelmässig im Raum ange- ordnet und benötigen jetzt mehr Platz.
Nun folgt ein Auflockerungsverfahren mit einer speziellen Maschine (siehe Fig. 2). Sie besteht aus einem senkrecht angebrachten Rohr 5, an dessen unteren Ende eine schnelldrehende Bürste 6 angebracht ist. Der Aussendurchmesser der Bürste 6 ist gleich dem Innendurchmesser des Rohres 5. Zwischen Bürste 6 und Rohr 5 soll ein möglichst kleiner Spalt sein. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel hat die Bürste 6 einen Durchmesser von 10 cm, und sie dreht sich mit 10.000 bis 20. 000 Umdrehungen pro Minute. Unterhalb des Rohres 5 befindet sich eine Sammelvor- richtung 7 (in Fig. 2 ist der vordere Teil weggebrochen), die einen Auslass 8 aufweist Die rotieren- de Bürste 6 wirkt wie eine Pumpe und erzeugt einen Luftstrom, der an der oberen Öffnung des Rohres 5 eintritt und beim Auslass 8 austritt.
Wirft man das Material oben ins Rohr 5, wird es an der Bürste 6 vorbei gesaugt, wobei die Faserbündel zerlegt und mit dem Luftstrom abtransportiert werden. Es kommt wiederum zu einer Volumsvergrösserung.
Das nun aufgelockerte Material wird in eine Pressform 9 gefüllt und mittels Druck auf den Stempel 10 komprimiert. Das komprimierte Material lässt sich nun aus der Pressform 9 stürzen, ohne seine Form zu verlieren.
Das geformte Material wird anschliessend durch Einwirkung von Mikrowellen erhitzt, dadurch entsteht die zum Verkleistern notwendige Hitze. Die Feuchtigkeit im Material genügt, um den Ver- kleisterungsprozess auszulösen. Eine gewisse Restfeuchte bleibt im Material.
Diese Restfeuchte verliert das erhitzte Material beim Abkühlen. Durch bekannte Trocknungs- verfahren (z. B. Trockenkammer) kann dieser Prozess beschleunigt werden.
Zur Herstellung von Papier und Platten wird das erfindungsgemässe Verfahren zunächst genau- so durchgeführt, wie dies oben bis zur Fig. 2 beschrieben ist. Dann wird das Material aber nicht in eine Pressform befördert, sondern auf ein Förderband 21. Dadurch entsteht ein Faserteppich 22.
Über dem Förderband 21 befindet sich ein weiteres Förderband 23, sodass der Faserteppich 22 zwischen den beiden Förderbändern 21,23 gepresst wird. Danach wird der Faserteppich 22 in einem Trockner 24 erhitzt. Bei stärkerem Material erfolgt der Trocknungsprozess durch Erhitzen mittels Mikrowelle. Bei dünnwandigem Material ist aber auch eine herkömmliche Erhitzung (z.B Heizzylinder) möglich. Der fertige Faserteppich 22 kann zu Platten weiterverarbeitet werden oder auf Rollen aufgerollt werden.
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The present invention relates to a method for producing a shaped body from cellulose fibers, in which cellulose fibers are dewatered and mixed with a binder, after which they are loosened with a brush and introduced into a press mold, in particular blown in and pressed there, after which the shaped body is heated becomes. It further relates to a process for the production of paper or plates from cellulose fibers, in which moist cellulose fibers, which have been mixed with a binder, are applied to a conveyor belt, in particular blown, and there through a further conveyor belt which runs above the first conveyor belt. pressed together.
A method for producing a molded body from cellulose fibers is known from EP 224 205 A2. The fibers can be produced in accordance with this laid-open specification in such a way that particles containing cellulose are digested with steam and defibrated in defibrators and then dried with hot air. These fibers are glued, loosened with a brush and finally blown into a press mold, where they are then pressed while applying heat. A process for the production of paper or plates from cellulose fibers of the type mentioned at the outset is known from WO 89/11385 A. According to this disclosure, a fiber / air suspension is blown into a gap which is formed by two conveyor belts arranged one above the other.
Immediately in front of these two conveyor belts, a mist of adhesive is generated, and the fibers are blown to the conveyor belts with such a high kinetic energy that they fly essentially straight through the mist, so that they absorb the adhesive and at the rear end of the between Place the plate that is created on the two conveyor belts.
A disadvantage of these known methods is that the production of loose fibers from an aqueous suspension is carried out by heating according to the known methods, that is to say is correspondingly energy-intensive.
It is an object of the present invention to improve the processes of the type mentioned at the outset in relation to the production of the cellulose fibers mixed with binders.
This object is achieved in accordance with the invention by the processes of the type mentioned at the beginning by producing the fibers mixed with binders by mechanically dewatering an aqueous pulp and then loosening them up by stirring with a brush and mixing them with binders so that fiber bundles are formed, which is placed in a tube in which a brush, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the tube, rotates rapidly, which is also heated in the case of the production of paper or plates.
The invention is based on the surprising finding that the cellulose fibers do not have to be absolutely dry or have a very low moisture content; the moisture that results from mechanical dewatering (about 30-60%) is still quite acceptable. Centrifuges can be used for mechanical dewatering, but the fibers can also be pressed.
The cellulose fibers that result in this way are now tightly packed and by no means in a loose form. In order that they can be mixed with binders and that they can be shaped and pressed, they have to be converted into a loose form. According to the present invention, this takes place in that the dewatered cellulose fibers are broken down into fiber balls with a brush, the binder being added. This already loosens the cellulose fibers so that the volume increases accordingly. The fibers are then placed in a tube in which a brush rotates very quickly, e.g. B. with 10,000 to 20,000 revolutions per minute. As a result, the fiber balls are further broken down and the binder is distributed evenly. The volume increases again.
Due to the high speed, the brush acts like a centrifugal pump. It not only cuts the fibers, but also conveys them further, expediently straight into the press mold. The material is pressed there.
In contrast to the fiber casting process, the material does not have to be dried in the mold.
Although only mechanical dewatering takes place, as with the known dry processes, only a reasonably stable molded body is obtained only by pressing. The pressing process is therefore very quick, so that the costs for the pressing mold per molded body can be kept very low. However, the moisture of the molded body is so high that it has to be dried by heating after pressing. The heating is expediently carried out by microwaves, since this causes a uniform drying process. Heat microwaves
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namely from the inside; if you only heated from the outside, dry skin would soon form on the outside, which would make it very difficult for the residual moisture inside to get through.
Conventional heating is also possible, in particular in the case of thin moldings.
Thereafter, the molded body is already slightly mechanically resilient. B. stacked on pallets. But he still has to evaporate for a while.
Starch is preferred as the binder.
The present invention is explained in more detail with reference to the accompanying figures. 1 shows the process stage where the cellulose fibers are mixed with starch; 2 the process stage where the fiber balls are further broken down; Fig. 3 shows the pressing process; Fig. 4 shows an apparatus for producing paper or plates.
Cellulose fibers are used as the starting material. These fibers are - as usual in paper manufacture - dissolved in water. All fibers used in papermaking (primary or secondary) come into question. These fibers are now mechanically dewatered, for example using a centrifuge. After that, the moisture content of the fibers is around 30-60% depending on the fiber properties. After dewatering, the fiber material is highly compressed, the individual fibers are compressed in a small space, similar to gray cardboard.
This material 1 (see FIG. 1) is loosened with a fast rotating brush 2 in a container 3, at the same time starch 4 is stirred in and distributed as a binder. The starch particles are deposited evenly on the moist fiber bundles and adhere to their surface. At the end of this step, individual fibers and small fiber bundles are found side by side. The total volume of the material is significantly larger. The fibers are arranged irregularly in the room and now require more space.
Now a loosening process with a special machine follows (see Fig. 2). It consists of a vertically attached tube 5, at the lower end of which a rapidly rotating brush 6 is attached. The outside diameter of the brush 6 is equal to the inside diameter of the tube 5. The smallest possible gap should be between the brush 6 and the tube 5. In a specific embodiment, the brush 6 has a diameter of 10 cm and it rotates at 10,000 to 20,000 revolutions per minute. Below the tube 5 there is a collecting device 7 (in FIG. 2 the front part has broken away), which has an outlet 8. The rotating brush 6 acts like a pump and generates an air flow which is at the upper opening of the tube 5 enters and exits at outlet 8.
If the material is thrown into the tube 5 at the top, it is sucked past the brush 6, the fiber bundles being disassembled and transported away with the air stream. There is again an increase in volume.
The material which has now been loosened is filled into a press mold 9 and compressed by means of pressure on the stamp 10. The compressed material can now fall out of the die 9 without losing its shape.
The molded material is then heated by the action of microwaves, which creates the heat necessary for pasting. The moisture in the material is sufficient to trigger the gelatinization process. A certain residual moisture remains in the material.
This residual moisture loses the heated material when it cools down. This process can be accelerated by known drying processes (eg drying chamber).
For the production of paper and plates, the method according to the invention is first carried out exactly as described above up to FIG. 2. Then the material is not conveyed into a press mold, but onto a conveyor belt 21. This creates a carpet of fibers 22.
Another conveyor belt 23 is located above the conveyor belt 21, so that the fiber carpet 22 is pressed between the two conveyor belts 21, 23. The fiber carpet 22 is then heated in a dryer 24. For thicker materials, the drying process is carried out by heating with a microwave. With thin-walled material, conventional heating (e.g. heating cylinder) is also possible. The finished fiber carpet 22 can be further processed into plates or rolled up on rolls.
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