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Verfahren zur Verarbeitung von Holz, holzartigen oder zelluloseartigen Materialien.
Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren, um Holz, holzartige oder andere ligno-zellulosehaltige Stoffe, welche bisher als Abfallprodukte oder doch als wertlos oder minderwertig betrachtet wurden, wie z. B. auch Stich, Spreu, Zuckerrohr oder andere ähnliche
Stoffe in einen höherwertigen, faserigen Stoff von hellerer Farbe als jene des Ausgangsmaterials überzuführen, welcher sich zur Erzeugung von industriell wertvollen Produkten eignet, wie z. B. Papiersorten jeder Art, zur Verarbeitung auf Linoleum usw. und welcher ferner zur Dar- stellung von solchen Materialien geeignet ist, die zu ihrer Aufbereitung faserartige Stoffe erfordern.
Solche Abfallstoffe sind z. B. Sägespäne, Hobelspäne, Schälspäne oder sonstige lignozellulosehaltige Materialien, welche vor ihrer Verarbeitung gemäss dem vorliegenden Verfahren erforderlichenfalls auf entsprechende Kleinheit gebracht wurden bzw. gebracht werden müssen.
Es war schon lange das Bestreben des Industrie, diese genannten Materialien bzw. Abfallstoffe, insbesondere also Sägespäne, Hobelspäne usw., welche sich in Ländern mit grosser Holzverarbeitungsindustrie zum Teil in enormen Mengen aufhäufen, in ein höherwertiges, industriell verwertbares Produkt umzusetzen ; es ist aber bisher noch kein Verfahren bekannt geworden, vermittelst dessen es möglich gewesen wäre, aus den genannten Materialien in wirtschaftlich lohnender Weise einen faserigen Stoff zu erzeugen, dessen Färbung zugleich heller ist als jene des Ausgangsmaterials.
Eine dieser älteren Methoden bestand darin, dass man Holzabfälle bei gewöhnlicher Tempe-
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gewonnen wurde, welches aber für gewisse höhere technische Zwecke, z. B. als Ersatz für Holzschliff in der Papierfabrikation nicht verwendet werden kann.
Die Ursache dieses letzteren Umstandes ist darin zu suchen, dass, wenn das Vermahlen gemäss den älteren Methoden stattfindet, die zerkleinerten Holzteile nach allen Richtungen zerbrochen werden, dass sogenanntes Totmahlen stattfindet und dass die ursprüngliche Faserstruktur des Holzmaterials fast vollständig vernichtet wird.
Alle bisherigen Holzzerfaserungsmethoden, mit welchen die Herstellung eines zur Pappenfabrikation geeigneten Holzstoffes beabsichtigt wird, bestehen darin, dass man das Holz in einen möglichst klein zerteilten Zustand überführt und diese Zerkleinerung muss soweit durchgeführt werden, dass diese feinen Holzteilchen, sofern sie zur Pappenfabrikation verwendet werden, die Stärke der herzustellenden Pappe möglichst nicht erreichen bzw. nicht übertreffen und dass die Bildung des sogenannten"Sauerkrautes"soweit als möglich vermieden wird.
Dieses Bestreben, das in der ganzen Industrie vorherrscht, wird aber tatsächlich nicht erreicht und dieser Mangel ist darauf zurückzuführen, dass das fein zerteilte Material, welches nach den bisherigen Methoden erzeugt wird, durch den Schleifprozess hergestellt wird.
Nun wird allerdings der aus der Schleiferei kommende Stoff erst sortiert, aber infolge der mit dem Schleif-und Sortierprozess verbundenen Anwesenheit von überschüssigen Wassermengen ist es nicht möglich, den Sortierprozess mit der erforderlichen Genauigkeit durchzuführen und die unter dem Fachausdruck"Sauerkraut"bezeichneten Holzteile werden nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit absortiert.
Der ganze Sortierprozess, wie er im Sortierapparat heute durchgeführt wird, ist bekanntlich mit Nachteilen verbunden. Diese bestehen hauptsächlich darin, dass die grossen Wassermengen,
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welche in Strahlenform nach der perforierten Wandung des Sortierers gespritzt werden. einen gewissen Druck auf die Masse ausüben, welche in dem Sortierer abgeschieden werden soll. Werden nun die Lochungen des Zylinders, im Interesse der besseren Klassifikation des Materials, so klein ausgeführt, dass nur die feinen Stoffe durchstreichen können und die gröberen Teile zurückgehalten werden, dann werden diese infolge der im Überschuss zufliessenden Wassermengen gegen die perforierte Innenwand angepresst, so dass nach einiger Zeit die Lochungen überhaupt \er- stopfen und ein Sortieren nicht mehr möglich ist.
Die im Sortierer zurückgehaltenen groben Bestandteile gelangen bekanntlich dann in den Raffineur, um zerkleinert und dann wieder dem Sortierer zurückgeführt zu werden.
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Erfindung ein verfasertes und verfilztes Produkt liefert.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, jene Bedingungen festzustellen, unter welchen eine derartige Zerstörung oder Zerquetschung der Faserstruktur heim Mahlen vermieden bzw. behoben werden kann.
Auf Grund einer Reihe von Versuchen hat sich ergeben, dass drei technische Voraussetzungen erfüllt werden müssen, um den angestrebten Zweck zu erreichen.
Die erste Bedingung besteht darin, dass während der Bearbeitung des Ausgangsmaterials die Elastizität bzw. die Biegsamkeit der holz-bzw. der ligno-cellulosehaltigen Fasern bis an die äusserst mögliche Grenze gesteigert werden muss ; die zweite Bedingung besteht darin, dass die Verfaserung soweit geführt bzw.
geleitet wird, dass die elastisch gewordenen Fasern des Ausgangsmaterials voneinander leicht getrennt und abgesondert werden können, ohne zu brechen, und die dritte Bedingung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde Material, noch ehe man es der Bearbeitung gemäss diesem Verfahren unterwirft, der Einwirkung von Feuchtigkeit derart ausgesetzt wird, dass jedes Element der gesamten Masse vollständig von Feuchtigkeit durchdrungen wird, so dass der Kern eines jeden Elements gleichmässig und vollkommen durchfeuchtet ist und dass der Kern bis zur vollständigen Durchführung des Verfaserungsprozesses die hiezu erforderliche Feuchtigkeit behalte.
Werden diese Voraussetzungen erfüllt, dann wird das Material nicht mehr zerbrochen. sondern es entsteht eine Verfaserung und deshalb ist auch das vorliegende als ein Verfaserunus- verfahren zu bezeichnen.
Die einzelnen Bedingungen werden wie folgt erfüllt :
Die erste Bedingung dadurch, dass man bei dem Verfaserungsvorgang dem zu verarbeitenden Material auf 100 Teile als absolut trocken gedachten Stoff soviel Wasser zusetzt, dass das Auftreten überschüssiger Wassermengen und die Bildung eines breiförmigen Zustandes vermieden wird. Dies geschieht dadurch, dass man auf 100 Teile Trockenstoff je nach Bedarf bis zu 120 Teilen Wasser dem zu verfasernden Ausgangsmaterial zuführt.
Die zweite Bedingung dadurch, dass man das zu verfasernde Material erhitzt. Dies geschieht in der Weise, dass man es vermahlt, die entwickelte Reibungswärme in künstlicher bzw. beabsichtigter Weise bis zu 1000 C steigert und die entwickelte Reibungswärme dazu benutzt. das in dem zu verfasemden Material anwesende Wasser derart in Dampfform überzuführen. dass auch die Spannkraft des entwickelten Dampfes die Faserzellenbündel voneinander sprengt, wodurch den so losgelösten einzelnen Faserelementen der erreichbar höchste Grad von Elastizität und Biegsamkeit verliehen wird.
Die dritte Bedingung wird dadurch erreicht, dass man das zu behandelnde Material, ehe es der Verfaserung unterworfen wird, solange der Einwirkung von Feuchtigkeit aussetzt, bis der Kern eines jeden Elements gleichmässig von Feuchtigkeit durchdrungen ist, um daraufhin die erforderliche Dampfspannung entwickeln zu können.
Dieses Durchdringen des Kerns kann beschleunigt werden durch Behandeln des Materials mit Wasser oder dadurch, dass man es direkter oder indirekter Dampfeinwirkung unterwirft oder unter Druck befindlichem Dampf oder Wasser aussetzt. oder wobei man in der Weise verfahren kann, dass man das Wasser oder den Dampf in einem Sprühregen oder Sprühstrahl auf das Ausgangsmaterial zur Einwirkung bringt, oder im Vakuumbetrieb anfeuchtet.
Das Verfahren muss in der Weise durchgeführt werden, dass der Kern des Materials trotz der Verdampfung der Feuchtigkeit, welche bei der zur Verfaserung erforderlichen und während derselben entwickelten Reibungswärme auftritt, bis zur vollständigen Verfaserung ausreichende Feuchtigkeit behalte.
Der Unterschied zwischen der vorliegenden Erfindung und den älteren Holzschleifverfahren besteht darin, dass gemäss den letzteren das Ausgangsmaterial mit überschüssigen Wassermengen vermahlen oder geschliffen wurde. Bei diesen älteren Methoden spült das Wasser die abgeschliffenen Holzteile vom Stein ab und läuft als milchige Flüssigkeit weg. Die flüssige Masse muss dann noch sortiert und entwässert werden. Alles dies entfällt bei der vorliegenden Erfindung. Die Anwesenheit
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grosser Wassermengen würde das Auftreten der zur Durchführung des Verraserungsverfahrens erforderlichen Temperatursteigerung'direkt verhindern.
Durch dieses Verfahren wird die technische Wirkung erzielt, dass ein faseriges Material dargestellt wird, dessen Farbe heller ist als das Produkt, welches unter Anwendung aller anderen bisher bekannten Methoden aus dem gleichen Ausgangsmaterial gewonnen werden kann.
Der erzielte. technische Fortschritt besteht darin, dass erstens zufolge der Verfaserung des Ausgangsmaterials ein Stoff erzielt wird, welcher für den Fall seiner Verwendung in der Papierfabrikation, ohne jede mechanische Zwischenbehandlung oder Zwischenbearbeitung unmittelbar der Bütte zugeführt werden kann ; zweitens, dass ein Material von relativ grossem Trockengehalt dargestellt wird, und zwar lediglich durch die während des Verfaserungsprozesses entwickelte Reibungswärme, vermöge welcher eine so weitgehende Verdampfung der dem Ausgangsmaterial zugeführten Feuchtigkeitmengen hervorgerufen wird, dass jede künstliche Verdampfung oder Entwässerung sich erübrigt.
Der nach den älteren Methoden erzeugte Holzschliff hat bekanntlich ausserdem noch den Nachteil, des grossen Wassergehalts, so dass beim Verfrachten der Ware der Wassergehalt mitbezahlt werden muss, falls man die Masse nicht vorher durch ein besonderes Trockenverfahren von ihrem überschüssigen Wassergehalt befreit hat.
Einer der praktischen Erfolge dieses Verfahrens besteht darin, dass das verfaserte Produkt zufolge seines grösseren Trockengehalts schärfer sortiert bzw. klassifiziert werden kann und dass man den fertigen Stoff zur Verarbeitung feinerer Pappensorten verwenden kann als andere Holzschliffarten.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens ist die folgende :
Holz-oder Holzabfälle oder andere ligno-zellulosehaltige Stoffe werden, nachdem sie vorher in beliebiger Weise auf die erforderliche Feinheit übergeführt wurden, je na h Bedarf bis zu 120 Teilen Wasser vermengt und innig durchgerührt. Das Auftreten von Wasser in überschüssigem Zustand oder das Entstehen einer breiartigen Konsistenz ist hiebei zu vermeiden. Man lässt die Masse hierauf stehen, bis sie den erforderlichen homogenen Feuchtigkeitsgehalt erlangt hat. wobei die Masse auch zweckdienlich durchgerührt werden kann. Die so vorbehandelte Masse wird nun der Einwirkung geeigneter Verfaserungswerkzeuge, wie z. B.
Mühlsteine, derart unterworfen, dass die entwickelte Reibungstemperatur entsprechend dem Bedarf bis zu 1000 C gesteigert werden kann, so dass die entwickelte Reibungswärme teilweise zur Verdampfung der in der Masse befindlichen Feuchtigkeit verwendet und gleichzeitig dazu benutzt wird, um den Fasern die
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Diese abgesonderten Holzteilchen können aufs neue gemäss dem vorliegenden Verfahren wieder behandelt werden.
Eine zur Ausführung des Verfahrens gemäss vorliegender Erfindung dienende Vorrichtung ist in der Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform schematisch dargestellt.
Aus dem Reservoir I wird das noch zu zerkleinernde und der Weiterbearbeitung nach dem gegenwärtigen Verfahren zu unterwerfende Material erst einer Zerkleinerungsvorrichtung 2 zugeführt. Das zerkleinerte Material kann sodann direkt nach der Wagevorrichtung 5 geleitet werden.
Ein auf anderem Wege schon vorher auf entsprechende Feinheit gebrachtes Material kann jedoch unabhängig von dem Gang des Materials aus dem Reservoir I über die Zerkleinerungbzw. Mahlvorrichtung aus einem gesonderten Behälter 3 direkt der Sortiereinrichtung zu- gefühl t werden.
Nicht genügend fein vermahlene Teilchen werden von der Sortiervorrichtung 4 durch eine entsprechende Leitung I6 in die gleichzeitig als Sortiereinrichtung dienende Zerkleinerungvorrichtung 2 zurückgeführt, um weiter zerkleinert zu werden.
Das in der Zerkleinerungsvorrichtung 2 und in der Sortiervorrichtung 4 auf entsprechende Feinheit sortierte Material (wie Holz. holzartige und andere zellulosehaltige Abfallprodukte) wird nach dem Behälter 7 übergeleitet, in welches vermittelst der Pumpe 6 aus dem Wasser- resen'oir I5 durch die Leitung jy abgemessene Mengen Wasser zugeführt werden.
In diesem Behälter I5 lässt man die angefeuchtete Masse zweckdienlich solange stehen. bis jedes einzelne Teilchen derselben bis in den Ke' : n von Feuchtigkeit durchdrungen ist.
Der Behälter 7 kann auch so eingerichtet werden, dass das Material in demselben direkter oder indirekter Dampfeinwirkung unterworfen wird oder derselbe muss derart ausgestattet sein. dass in demselben das Material unter Druck oder im Vakuum behandelt werden kann.
Die Zuleitung des Wassers nach dem Behälter I5 erfolgt vermittelst der Pumpe 14,
Das zu verarbeitende Material, dem diese bemessenen Wassermengen zugeführt sind. wird nunmehr durch die Transpulteinrichtung nach der Mahlvorrichtung 9 übergeleitet. wo die Verfaserung des Materials stattfindet.
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verbunden ist.
Der Exhaustor IO ist vermittelst der Rohrleitung I9 mit der Zykloneinrichtung Ir verbunden, zum Zwecke. das Material einerseits nach dem Sortierer r überzuführen, andererseits um die überschüssige Luftmenge ins Freie abzuleiten.
Das fertige Produkt geht durch die Leitung 20 nach dem Sammelraum I3. während die beim Sortieren im Sortierapparat I2 zurückgehaltenen Materialteile vermittelst der Leitung 2I nach dem Behälter 7 zwecks neuer Bearbeitung zurückgeführt werden
Für den Fall, dass gröbere Abfälle verarbeite'werden sollen, findet die Einleitung nach dem Reservoir i vermittelst der Rohrleitung 22 statt.
DieLeitung23dientzurZuführungssolchenzuverarbeitendenMaterialsnachdemBehälter3. welches schon vorher auf entsprechende Feinheit zerkleinert wurde, wie z. B. Sägespahne.
Der technische Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin. dass das gemäss demselben dargestellte faserige Produkt unter Vermeidung jeder technischen Zwischenbehandlung, für den Fall seiner Verwendung in der Papierfabrikation direkt der Bütte zugeführt werden kann.
PATENT-ANSPRCCHE :
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produkte durch Vermahlen in einen höherwertigen Stoff umzusetzen, dadurch gekennzeichnet. dass man den Vermahlprozess in Anwesenheit so geringer Feuchtigkeitsmengen durchführt. dass die durch den Mahlprozess hervorgerufene Reibungswärme ausreicht, um die in dem zu behandelnden Material vorhandene Feuchtigkeit in Dampfform überzuführen.