DE102006037697A1

DE102006037697A1 - Method for production of ground wood, comprises mechanically separating ground wood fibers individually/in groups from circumference of tree-trunk, and carrying out separating tool in circumferential direction of tree-trunk

Info

Publication number: DE102006037697A1
Application number: DE200610037697
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Henrich
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-21

Abstract

The method for production of ground wood, comprises mechanically separating ground wood fibers individually/in groups from circumference of tree-trunk (1), and carrying out separating tool (2) in circumferential direction of tree-trunk for the movement of separation. Means (3) is used for heating the tree-trunk, which is heated up to 100[deg]C. The heating is carried out in such a way that the temperature in the center of the tree-trunk is lower than at its extent. A work surface (5) of a rotary grinding stone (4) has roughness for grinding production. The method for production of ground wood, comprises mechanically separating ground wood fibers individually/in groups from circumference of tree-trunk (1), and carrying out separating tool (2) in circumferential direction of tree-trunk for the movement of separation. Means (3) is used for heating the tree-trunk, which is heated up to 100[deg]C. The heating is carried out in such a way that the temperature in the center of the tree-trunk is lower than at its extent. A work surface (5) of a rotary grinding stone (4) has roughness for grinding production. The mechanical separation of the fiber material is carried out in a pulp grinder, in which the tree-trunk is pressed against the rotary grinding stone. The rotary grinding stone has a cylindrical form and the circumferential surface serves as work surface. The tree-trunk, which can be grinded, is conveyed continuously in the range of the grinding stone. The heating of the tree-trunk is carried out in a heat chamber, from which the heated tree-trunk is conveyed to the grinding zone of the pulp grinder by transport means. The heating of tree-trunk is carried out with the help of microwaves during mechanical separation of the fibers. The tree-trunk has a diameter of 70-400 mm. A microwave radiation is used with a frequency between 20-30 MHz. The produced ground wood is converted to writing paper or printing paper and cardboard.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1.

Verfahren der oben angegebenen Art dienen der Erzeugung von Faserstoff (Holzschliff), indem aus einem Rundholzmaterial, insbesondere Baumstämmen, mit mechanischen Mitteln der Faserstoff herausgetrennt wird. Solches Rundholzmaterial ist in der Regel nicht exakt kreisrund im Querschnitt. Wichtig ist, dass sich bei gewachsenem Holz die Fasern senkrecht zum Querschnitt, also in Axialrichtung, erstrecken. Die zum Heraustrennen geeigneten Holzschleifer sind seit langem bekannt. Beispiele finden sich in der DE 30 15 722 und DE 33 25 049 . Mit ihnen gelingt es, besonders wirtschaftlich bei hoher Ausbeute einen für die Papier- und Kartonerzeugung geeigneten Rohstoff herzustellen. Ein in einem Holzschleifer verwendeter rotierender Schleifstein weist in der Regel eine zylindrische Oberfläche auf, die mit einer Vielzahl von scharfkantigen verschleißfesten Schleifkörnern, z.B. Quarzsand oder Keramiksplittern, versehen ist. Wird das Holzmaterial gegen den Schleifstein gepresst, werden in Folge der Relativbewegung die Fasern aus dem Holzverbund herausgerissen. Eine chemische Auflösung des Lignins ist nicht erforderlich. Besonders vorteilhaft ist das Schleifen unter höheren Temperaturen wegen der Neigung des Lignins, dann zu erweichen, wodurch das Herauslösen der Holzstofffasern aus dem Holzverband leichter und faserschonender geht.Processes of the type indicated above are used to produce pulp (groundwood) by separating the pulp from a round wood material, in particular tree trunks, by mechanical means. Such round wood material is usually not exactly circular in cross section. It is important that with grown wood, the fibers perpendicular to the cross section, ie in the axial direction, extend. The suitable for removing wood grinders have long been known. Examples can be found in the DE 30 15 722 and DE 33 25 049 , With them, it is possible to produce a raw material suitable for paper and board production, particularly economically and with high yield. A rotating grindstone used in a wood grinder typically has a cylindrical surface provided with a variety of sharp-edged wear resistant abrasive grains, eg, quartz sand or ceramic chips. If the wood material pressed against the grindstone, the fibers are torn out of the wood composite as a result of relative movement. A chemical dissolution of the lignin is not required. Particularly advantageous is the grinding at higher temperatures because of the tendency of the lignin, then to soften, whereby the dissolution of the wood pulp fibers from the wood dressing is easier and more gentle on the fiber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Qualität des erzeugten Holzschliffs zu verbessern.Of the Invention is based on the object to provide a method with which it is possible is, the quality to improve the generated wood pulp.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die an sich bekannte und vorteilhafte Erwärmung des Baumstammes vor dem Schleifvorgang relativ schnell durchzuführen. Durch Mikrowellen wird das im gesamten Holzmaterial verteilte Wasser in hochfrequente Schwinungen versetzt, was eine schnelle durchgehende Erwärmung auch größerer Teile bewirkt. Es hat sich als nachteilig herausgestellt, dass bei den bisher bekannten Verfahren eine ausreichende Erwärmung des Baumstammes nur an seinem Umfang möglich ist, da – anders als beim sogenannten Refinerschliff, der mit Hackschnitzeln durchgeführt wird – nicht die erforderliche Zeit zur Verfügung steht, dass die Erwärmung bis in das Zentrum des Baumstammes erfolgen kann. Die für die Erwärmung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren notwendige Verweilzeit ist so gering, dass ein industrieller Produktionsbetrieb der Holzschlifferzeugungsanlage möglich ist.With Help of the method is it is possible the known and advantageous heating of the tree trunk before the Grinding process to perform relatively quickly. By microwaves is the distributed throughout the wood material water in high-frequency vibrations offset, resulting in rapid continuous heating of even larger parts causes. It has proved to be disadvantageous that in the previously known methods sufficient heating of the tree trunk only at his Scope possible is, there - different as the so-called Refinerschliff, which is carried out with wood chips - not the time required stands that warming can take place in the center of the tree trunk. The for heating after the method according to the invention necessary residence time is so low that an industrial production plant the wood pulp production plant is possible.

Die übliche Erwärmung des Holzmaterials, z.B. durch Dampfkondensation an der Oberfläche und Wärmeleitung innerhalb des Holzmaterials, macht relativ hohe Temperaturen an der Oberfläche erforderlich, um einen ausreichenden Wärmefluss erzeugen zu können. Daher liegt ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens darin, dass die in Holz auftretenden Temperaturen auf die für einen Schleifvorgang günstigen Werte gehalten werden können. Wichtig ist, dass die Erweichung des Lignins weit genug fortgeschritten ist, so dass das Herauslösen der Fasern mit möglichst wenig Faserkürzung und möglichst wenig Feinstofferzeugung (Mehlstoffe) von statten geht. Eine höhere Erwärmung, insbesondere über 100° C, mag zwar die Ligninerweichung begünstigen, dafür treten aber andere Nachteile auf, wie z.B. ein erhöhter Weißgradverlust. Außerdem sind bei solchen Temperaturen Apparaturen erforderlich, die unter Überdruck stehen, also einen höheren Druck als die Umgebung haben, was nicht nur apparativ teurer ist, sondern auch höhere Betriebskosten und ein höheres Sicherheitsrisiko nach sich zieht.The usual warming of the Wood material, e.g. by vapor condensation on the surface and heat conduction inside the wood material, makes relatively high temperatures the surface required, for a sufficient heat flow to be able to produce. Therefore, another advantage of the new method is that the temperatures occurring in wood on the favorable for a grinding process Values can be kept. Important is that the softening of lignin has progressed far enough is, so the leaching out the fibers with as possible little fiber reduction and as possible little production of fines (flour substances) is done. A higher heating, especially over 100 ° C, although likes promote lignin softening, kick for it but other disadvantages, such as an increased loss of whiteness. Besides, they are At such temperatures apparatuses are required which are under overpressure stand, so a higher pressure as the environment have, which is not only expensive in terms of equipment, but also higher Operating costs and a higher one Security risk.

Ideal ist auch die relativ kurze Zeit, in der die für das Schleifen günstigen Temperaturen auf den Holz- und Faserstoff einwirken. Es ist nämlich davon auszugehen, dass die mögliche Schädigung des Fasermaterials (Weißgrad- und Festigkeitsverluste) nicht allein von der Temperatur, sondern auch von der Einwirkdauer abhängt.ideal is also the relatively short time in which the favorable for the grinding Temperatures on the wood and pulp interact. It must be assumed that the possible damage of the fiber material (whiteness and strength losses) not only from the temperature, but also depends on the duration of action.

Insgesamt führt das Verfahren zu längeren mechanisch festeren Holzschlifffasern und weniger Ausschuss. Die so hergestellten Fasern können mit Vorteil bei der Erzeugung von Schreib- und Druckpapieren eingesetzt werden. Eine andere mögliche Verwendung ist die Kartonherstellung, insbesondere da die Fasersteifigkeit ein hohes spezifisches Volumen bringt.All in all does that Procedure to longer mechanical firmer wood pulp fibers and less rejects. The so produced Fibers can used with advantage in the production of writing and printing papers become. Another possible Use is the paperboard production, especially as the fiber stiffness brings a high specific volume.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:The The invention and its advantages are explained with reference to drawings. Showing:

1 Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung eines Zweipressenschleifers; 1 Embodiment of the inventive method using a Zweipressenschleifers;

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Stetigschleifers, dargestellt in Seitenansicht; 2 a further embodiment using a Stetigschleifers, shown in side view;

3 den Gegenstand der 2, dargestellt in Vorderansicht. 3 the object of 2 , shown in front view.

Die 1 zeigt sehr schematisch einen Zweipressenschleifer, an dem Maßnahmen getroffen sind, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Das Kernstück eines solchen Holzschleifers 14 ist ein zylinderförmiger Schleifstein 4, der im Sinne des Verfahrens als Abtrennwerkzeug 2 dient. Die Arbeitsfläche 5 befindet sich auf der Umfangsfläche dieses Schleifsteines 4. Gegen die Arbeitsfläche 5 werden mit Hilfe von zwei Pressvorrichtungen 12 die Rundhölzer 1, z.B. in Form von Baumstämmen oder Prügelholz, gepresst, wobei diese eine Lage quer zur Pressrichtung einnehmen. In Folge der Rotation des Schleifsteines 4 wird eine Abtrennbewegung in Umfangsrichtung des angepressten Rundholzes 1 ausgeführt. Dadurch werden in an sich bekannter Weise entweder Einzelfasern oder Gruppen von Fasern, z.B. Faserbündel, von dem Rundholz 1 abgetrennt. Die Gruppen von Fasern sind allerdings keine Chips, die z.B. in einem Chip-Refiner behandelt werden sollen, wie es in einem Verfahren gemäß US 2004/0238134 A1 beschrieben ist. Der Vorteil dieses Schleifverfahrens liegt unter anderem darin, dass die axial ausgerichteten Fasern schonend von der Oberfläche des Rundholzes abgetrennt werden können. Diese werden dann mit einer hier nicht gezeigten Vorrichtung mit Hilfe von Wasser abgespült, so dass sich eine Suspension bildet. Diese sammelt sich als Holzschliff 9 im unteren Teil des Troges 10 und kann abgeführt werden. Da die Technik des Holzschleifens zur Papiererzeugung seit Jahrzehnten bekannt ist, wird hier nicht näher darauf eingegangen. Um das Herauslösen der Holzschlifffasern zu erleichtern und insbesondere eine schonende Faserbehandlung zu ermöglichen, werden die Rundhölzer vor dem Schleifen aufgeheizt. Das erfolgt hier in den Wärmekammern 6, in denen die Rundhölzer 1 gelagert werden, bevor sie über taktweise geöffnete Schieber 13 in den Pressraum 11 gelangen. Die Wärmekammern 6 werden über nicht gezeigte Beschickungsvorrichtungen befüllt. Erfindungsgemäß werden als Mittel 3 zur Erwärmung der Rundhölzer 11 Mikrowellen eingesetzt. Dazu sind hier seitlich an den Wärmekammern 6 Mikrowellenstrahler 7 angebracht, die über die Elektroleitungen 8 mit der benötigten elektrischen Energie versorgt werden. Es ist auch vorstellbar, im Bereich des Pressraumes 11 Mikrowellenstrahler anzubringen. Die Erwärmung mit Hilfe von Mikrowellen ist nicht nur aus der Lebensmittelzubereitung bekannt („Mikrowellenherd"), sondern z.B. auch aus der Möbelindustrie, bei der angefeuchtetes Holz mit Hilfe von Mikrowellen partiell erwärmt wird, um es leichter verformen zu können. Die für das Verfahren geeigneten Mikrowellenstrahler haben eine beträchtliche Leistungsaufnahme. Die Frequenz ist auf diesen Betrieb abzustimmen, wobei ein Bereich zwischen 20 MHz und 30 MHz günstig ist.The 1 shows very schematically a Zweipressenschleifer on which measures are taken to perform the inventive method. The core of such a wood grinder 14 is a cylindrical whetstone 4 , in the sense of the procedure as a separation tool 2 serves. The Ar beitsfläche 5 is located on the peripheral surface of this grindstone 4 , Against the work surface 5 be with the help of two pressing devices 12 the roundwoods 1 , For example in the form of logs or whipping wood, pressed, which take a position transverse to the pressing direction. As a result of the rotation of the grindstone 4 is a separation movement in the circumferential direction of the pressed round timber 1 executed. As a result, either individual fibers or groups of fibers, for example fiber bundles, from the roundwood are produced in a manner known per se 1 separated. However, the groups of fibers are not chips that are to be treated in a chip refiner, for example, as in a method according to US 2004/0238134 A1 is described. The advantage of this grinding method is, inter alia, that the axially aligned fibers can be gently separated from the surface of the roundwood. These are then rinsed off with the aid of water by means of a device, not shown here, so that a suspension is formed. This collects as a groundwood 9 in the lower part of the trough 10 and can be removed. Since the technique of wood grinding for paper production has been known for decades, will not be discussed here in detail. In order to facilitate the detachment of the wood pulp fibers and in particular to allow a gentle fiber treatment, the round timbers are heated before grinding. This is done here in the heat chambers 6 in which the roundwoods 1 be stored before passing over intermittently opened slides 13 in the press room 11 reach. The heat chambers 6 are filled via charging devices, not shown. According to the invention as an agent 3 for heating the roundwoods 11 Microwaves used. These are here on the side of the heat chambers 6 microwave radiators 7 attached, over the electric wires 8th be supplied with the required electrical energy. It is also conceivable in the area of the baling chamber 11 To install microwave emitters. Microwave heating is known not only from food preparation ("microwave oven"), but also from the furniture industry, where moistened wood is partially heated by means of microwaves to make it easier to deform Microwave radiators have a considerable power consumption and the frequency has to be adapted to this operation, whereby a range between 20 MHz and 30 MHz is favorable.

Die Temperatur des Holzmaterials steigt durch die mechanische Energie beim Schleifen weiter an, wodurch das Lignin noch stärker erweicht. Dieser – kurzzeitige – Anstieg ist also für das schonende Herauslösen der Fasern von Vorteil, ohne dass Nachteile eines Weißeverlustes in Kauf genommen werden müssen.The Temperature of the wood material increases due to the mechanical energy when grinding on, causing the lignin softened even more. This - short-term - increase is for the gentle release the fibers of advantage, without the disadvantages of a white loss must be accepted.

2 zeigt – ebenfalls sehr schematisch – einen sogenannten Stetigschleifer. Bei diesem werden die Rundhölzer 1 von oben auf einen rotierenden zylinderförmigen Schleifstein 4 aufgedrückt. Der Druck wird z.B. durch das Gewicht der gestapelten Rundhölzer erzeugt und kann durch Abwärtsförderer 16 verstärkt werden. Solche Abwärtsförderer 16 sind im Prinzip abwärts fördernde Kettenförderer. Es sind allerdings auch andere Formen der Holzzufuhr zum Schleifstein möglich, die hier nicht gezeigt werden müssen, da sie bekannt sind. Der aus dem Holzverband herausgetrennte Stoff wird zusammen mit dem durch das Rohr 17 zugeführten Wasser zu einer Faserstoffsuspension verarbeitet, die sich unten im Trog 10 als Holzschliff 9 ansammelt. Nebenbei sei erwähnt, dass zur Reinigung und zum Nachschleifen eines solchen Schleifsteins 4 Scharfvorrichtungen notwendig sind, die hier allerdings nicht dargestellt sind. 2 shows - also very schematically - a so-called continuous grinder. In this the roundwoods 1 from above onto a rotating cylindrical grindstone 4 pressed. The pressure is generated, for example, by the weight of the stacked logs and can by down conveyor 16 be strengthened. Such downward conveyors 16 are in principle downwardly conveying chain conveyors. However, other forms of wood supply to the grindstone are possible, which need not be shown here, since they are known. The separated out of the wood bandage fabric is together with the through the pipe 17 supplied water is processed into a pulp suspension, which is down in the trough 10 as groundwood 9 accumulates. Incidentally, it should be mentioned that for cleaning and regrinding such a grindstone 4 Scharfvorrichtungen are necessary, which are not shown here.

Der Stetigschleifer der 2 ist in 3 in Vorderansicht dargestellt, so dass die seitlich an der Wärmekammer 15 angebrachten Mikrowellenstrahler 7 erkennbar sind. Diese Position ist günstig, da hier die Abwärtsförderer 16 nicht im Wege sind. Der Schleifstein 4 ist beidseitig gelagert, wozu der Lagerbock 19 und die Antriebseinheit 18 mit Lagerung angedeutet sind.The continuous grinder of 2 is in 3 shown in front view, leaving the side of the heat chamber 15 attached microwave radiator 7 are recognizable. This position is favorable, since here are the downhill conveyors 16 not in the way. The grindstone 4 is mounted on both sides, including the bearing block 19 and the drive unit 18 are indicated with storage.

Claims

Process for the production of mechanical pulp, in which the wood pulp fibers are separated, individually or in groups, from the circumference of a roundwood ( 1 ), in particular a tree trunk, are mechanically separated, wherein the separating movement of a severing tool ( 2 ) in the circumferential direction of the roundwood ( 1 ) and where means ( 3 ) are used for warming the tree trunk, characterized in that the heating of the roundwood ( 1 ) is carried out with the aid of microwaves.

Method according to claim 1, characterized in that the roundwood ( 1 ) is heated to a maximum of 100 ° C.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the heating is carried out so that the temperature in the middle of the round timber ( 1 ) is lower than at its periphery.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical separation of the fiber material in a wood grinder ( 14 ), in which the roundwoods ( 1 ), in particular tree trunks, against a rotating grindstone ( 4 ), whereby the working surface ( 5 ) of the grindstone ( 4 ), which has the roughness necessary for the production of the groove.

A method according to claim 4, characterized gekenn records that the rotating grindstone ( 4 ) has a substantially cylindrical shape and that the peripheral surface as a work surface ( 5 ) serves.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that the round logs to be ground ( 1 ) continuously in the area of the grindstone ( 4 ).

Method according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the heating of the roundwoods ( 1 ) in a heating chamber ( 6 ), from which the heated round logs are fed into the grinding zone of the wood grinder ( 14 ) or be transported there by means of transport.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that heating of the round timbers ( 1 ) is also carried out with the aid of microwaves during the mechanical separation of the fibers.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that round timbers ( 1 ), which has a diameter between 50 and 500 mm, preferably 70 to 400 mm.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a microwave radiation having a frequency between 20 and 30 MHz is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wood pulp produced ( 9 ) is processed into writing or printing paper.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the generated groundwood ( 9 ) is processed into cardboard.