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Verfahren zum Abtrennen von Einzelfasern und Faserbüscheln zur Herstellung
von Faserplatten, Formteilen, festem Papier u. dgl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Abtrennen von Einzelfasern und Faserbüscheln zur Herstellung von Faserplatten,
Formteilen, festem Papier u. dgl., aus dem bei der mechanischen Auffaserung von
Holz unter hohem Druck in Gegenwart von Dampf entstehenden Gemisch. Die hierbei
gewonnenen Fasern enthalten noch die wasserlöslichen Bestandteile, die bekanntlich
bei der Herstellung von Papier auf herkömmlichem Wege im Siebwasser verlorengehen.
Diese wasserlöslichen Substanzen sind thermoplastischer Natur und haben wertvolle
Eigenschaften, insbesondere Binde- oder Klebeeigenschaften, die bei der Herstellung
von Papier, Faserplatten u. dgl. von besonderer Bedeutung sind und den Zusatz von
kostspieligen Harzbindern verringern bzw. ersparen.
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Besonders ergiebig zur Gewinnung derartiger Fasern ist das sogenannte
Feuchtverfahren, bei welchem dem Defibrator frisches oder feuchtes Holz zugeführt
und bei hohem Dampfdruck zermahlen wird.
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Bisher bereitete es erhebliche Schwierigkeiten, eine Fraktion von
Fasern aus diesen Gemischen abzutrennen, die bekanntlich aus Einzelfasern, gröberen
und feineren Holzteilchen und Büscheln davon bestehen. Ein nasses Verfahren läßt
sich dazu nicht anwenden, weil die wasserlöslichen Substanzen verlorengehen, während
die bisher versuchten Siebmethoden keine befriedigenden Ergebnisse haben. Die Schwierigkeit
besteht darin, daß diese Fasern die Tendenz haben, sich zusammenzuballen und Büschel
zu bilden, die den Siebmethoden große Schwierigkeiten bereiten.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren, das eine brauchbare
und vorteilhafte Lösung dieses Problems bringt. Es besteht darin, daß das Gemisch
nach der Abscheidung des Dampfes durch Zugabe von Heißluft auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von weniger als 40 °/o gebracht, die Trockenluft abgeschieden und sodann in einer
Trennstufe in eine schwere und eine leichte Fraktion zerlegt wird; worauf die abgeschiedenen
schweren Faserstoffteilchen weiter zerrieben werden, während durch Zugabe von Trockenluft
die leichten Faserstoffe auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis 10 % gebracht
werden.
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Auf diese Weise ist es möglich, in einem kontinuierlichen Arbeitsgang
mit ökonomischen Mitteln aus dem im Defibrator anfallenden Gemisch sehr gute Ausbeute
einer Fraktion von Einzelfasern, Faserbüscheln abzutrennen, die zur Herstellung
von Hartfaserplatten, Formteilen, festen Papieren u. dgl. verwandt werden kann.
Das neue Verfahren verbraucht gegenüber dem Naßverfahren kein Wasser, während die
Büschel auf trockenem Wege entweder aufgelöst oder von den gröberen Teilchen befreit
werden.
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Der erste Verfahrensschritt, die Abscheidung des Dampfes, ist erforderlich,
da nur dann das Gemisch in der ersten Trockenstufe getrocknet werden kann. Diese
Vortrocknung soll nach Möglichkeit so weit gehen, daß die Einzelfasern trocken und
leicht werden und ein wolliges Aussehen erhalten, während die gröberen Teilchen
noch Feuchtigkeit enthalten, um leicht durch die Zentrifugalkraft in der Trennstufe
abgetrennt werden zu können. Die Ausbeute an Einzelfaser und Faserbüscheln kann
dadurch noch erheblich gesteigert werden, daß man die anfallende gröbere Fraktion
in eine Stoffmühle bekannter Beschaffenheit leitet und dabei noch eine erhebliche
Ausbeute an Fasern gewinnt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Ausführung
des Verfahrens dargestellt.
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Das lignocellulosehaltige Ausgangsmaterial, wie Holzstücke, wird in
feuchtem Zustand in einen Trichter 10 eingefüllt. Unter »feuchtem Zustand« ist dabei'
zu verstehen, daß kein freies Wasser die Teilchen umgibt. Dagegen ist es nicht erforderlich,
die Holzstückchen zu trocknen. Sie haben also vorzugsweise die Feuchtigkeit des
Holzes, wie es den Sägewerken zugeführt wird, und sind frei von Rinde. Ein solches
Material hat normalerweise einen Feuchtigkeitsgehalt, wie er für die Defibrierung
in der Asplund-Maschine vorteilhaft ist.
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Wenn das Ausgangsmaterial mehr Feuchtigkeit enthält, wird diese Feuchtigkeit
in der Kompressionsstufe
der Asplund-Maschine- ausgequetscht, und
wenn es trockener ist, so muß dein Dampf der Asplund-Maschine ein größerer Flüssigkeitsgehalt
gegeben werden. Das Zusetzen von Flüssigkeit ist begrenzt auf einen Betrag, der
ausreicht, um das Holz leichtizerreiben zu können, der. aber nicht ausreicht, lösend
auf die wasserlöslichen Bestandteile zu wirken.
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. Der Trichter 10 -mündet in die Kompressionskammer 11, an welche
sich -ein Raum 12 anschließt;, der in das Gehäuse 13, dem eigentlichen Defibrator
A, mit den Mahlscheiben mündet. Das hier anfallende, zerriebene Material gelangt
in die Leitung 16. In der Wirkungsweise der Maschinen werden die in den Trichter
10 eingeführten Holzteilchen in der Kompressionsstufe 11 unter großem Druck zusammen-`gepreßt,
so daß sie einen Stopfen bilden, der den Dampfdruck in der Kammer 12 und im Defibrator
13 aufrechterhält. Der Dampf wird durch eine nicht dargestellte Leitung in einer
solchen Menge zugeführt, die ausreicht, den gewünschten Dämpfdruck in der Maschine
aufrechtzuerhalten, und die anfallenden Fasern werden mit der Dampfgeschwindigkeit
in die Leitung 16 kontinuierlich getrieben.
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Der Dampf treibt die Fasern durch die Leitung 16, danach durch die
Leitung 30 zu einem Dampfabscheider 31, von welchem der Dampf in die Atmosphäre
entweicht, während die Fasern auf ein Förderband 32 fallen, das in seiner Laufrichtung
reversibel ist. Wenn das Förderband nach links umläuft, entlädt es die Fasern in
ein Fallrohr 33, das mit der Rohrleitung 40
verbunden ist, durch welche warme
Luft durch ein Gebläse 36 getrieben wird. Die Rohrleitung 40 bildet eine erste Trockenstufe,
aus welcher die Fasern zu einem Abscheider 41 gefördert werden, in welchem in bekannter
Weise eine Abtrennung der Fasern erfolgt.
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Die Unterdruckseite des Gebläses 36 ist durch das Rohr 42 mit einer
Heizstufe Hl verbunden, das Heizröhren hat, um die angesaugte Luft aufzuheizen.
Die Heizstufe 1 wird teilweise durch die Leitung 44 mit Frischluft gespeist und
teilweise durch die Leitung 45
mit Luft, die von dem Abscheider
41 kommt und die von dem Gebläse 36 stammt. Ein Teil dieser Luft entweicht
durch das Auslaßrohr 46 des Abscheiders 41. Dieser Luftverlust wird wettgemacht
durch die Frischluft im Rohr 44. Da die aus dem Auslaßrohr 46 entweichende Luft
die Feuchtigkeit enthält, die bei dem langen Trockenweg in der Leitung
40 anfällt, so erfolgt durch die Heizstufe Hl in Verbindung mit der zugeführten
Frischluft stets eine Regenerierung der trockenen Heißluft, so daß sie das Trocknen
derFasern in der Leitung 40 ausführen kann. Diese Trocknung der Fasern in der Leitung
40 vor der Fraktionierung ist sehr erwünscht und erleichtert die Fraktionierung
erheblich, aber sie ist nicht unbedingt erforderlich.
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Der Abscheider 41 entlädt die Fasern in einen an sich bekannten mechanischen
Separator B. Die in diesen Separator eingeführten Fasern enthalten eine geringe
relative Menge von Stäbchen und Faserbündeln in Verbindung mit Einzelfasern (Urfasern),
deren Gewinnung für manche Zwecke wünschenswert ist.
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Läuft das Förderband 32 nach rechts um, so fördert es das vom Dampfabscheider
31 anfallende Gemisch direkt in den Separator B unter Umgehung der Trockenstufe
40. Aber der Feuchtigkeitsgehalt ist normalerweise so, daß die Fasern die Trockenstufe
40 passieren müssen. Bei genügender Trocknung arbeitet der Separator B besser, so
daß eine bessere Trennung zwischen der groben und feinen Fraktion stattfindet. Die
gewünschte feine Fraktion wird in einem konischen Teil 50 angesammelt, an dem eine
Falleitung 51 angeschlossen ist, die die Fasern zu einer zweiten Trockenstufe 55
führt. Die Heizstufe 55 wird durch das Gebläse 56 mit Warmluft gespeist; die Leitung
55 mündet in den Zyklon 61. Die Niederdruckseite 62 des Gebläses 56 ist mit einer
Heizkammer H2 verbunden, die wieder durch die Leitung 64 teilweise mit Frischluft
und durch die Leitung 65 teilweise mit abgesonderter Luft aus dem Zyklon 61 gespeist
wird. Ein Teil der Luft im Zyklon 61 entweicht durch das Rohr 66 in die Außenluft,
so daß die hier entweichende Feuchtluft .jedesmal durch trockene Frischluft ersetzt
wird.
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In dem Separator B wird das eingeführte Material, das im Luftstrom
suspensiert ist, dem vereinten Einfluß der Schwere, der Zentrifugalkraft, der Luftströmung
und der mechanischen Stoßwirkung unterwor; fen, um das Material in zwei bestimmte
Fraktionen zu trennen und au-klassifizieren. In dem SeparatorB sind Mittel vorgesehen,
um das Verhältnis dieser beiden Fraktionen zu kontrollieren, so daß eine feine Fraktion
anfällt, welche die Einzelfasern und Faserbüschel enthält, und eine grobe Fraktion,
welche Stäbchen, Bänder und Faserbüschel enthält, die eine vorbestimmte Teilchengröße
übersteigen. Die feine Fraktion hat eine weiche wollige Struktur, die grobe Fraktion
dagegen hat eine rauhe Struktur und ein zerrissenes Aussehen. Diese Fraktion gelangt
in den inneren Konus des Separators B, der nicht dargestellt ist und an dem das
Entladungsrohr 72 angeschlossen ist.
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Nach der Erfindung wird die in das Fallrohr 72 entladene grobe Fraktion
einer zweiten Zerkleinerungsbehandlung unterworfen, um sie im wesentlichen zu Einzelfasern
zu verwandeln, ähnlich wie die in der Heizstufe 55 entladene feine Fraktion. Die
Apparatur zur Vornahme dieser zusätzlichen Behandlung kann eine Scheibenmühle oder
Walzenmühle sein.
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Die grobe Fraktion kann aber auch zu dem Defibrator A zurückgebracht
werden, um den Prozeß noch einmal zu durchlaufen. EineVorrichtung jedoch, die sich
als sehr vorteilhaft erwiesen hat, ist eine Mühle C. In dieser Feinmühle wird das
grobe Material durch das Schüttrohr 72 eingeführt und zwischen ein paar horizontal
gelagerten, umlaufenden Mahlscheiben zerfasert, wobei der gemahlene Stoff von dem
Umfang der Mahlscheiben auf ein umgebendes, rundes Gehäuse mit einem Rohranschluß
73 abgeworfen wird. Die Mahlscheiben der Stoffmühle C sind verstellbar. Die Rohrleitung
73 verzweigt sich in die Leitung 74, die mit der Leitung 42 hinter dem Erhitzer
Hl verbunden ist, und in eine Rohrleitung 75, die in die Rohrleitung 62 für das
Gebläse 56 mündet. Die Leitung 74 kann durch eine Drosselklappe 76 und die Leitung
75 durch eine Drosselklappe 77 gedrosselt bzw. geschlossen werden. Wenn die Drosselklappe
76 geschlossen und die Klappe 77 offen ist, wird der Sog in der Leitung 62 die der
Stoffmühle C anfallenden Fasern durch die Leitung 73, 75 und 62 anziehen und in
die zweite Heizstufe 55 entladen, von wo sie zu dem Zyklon 61 gelangen, zusammen
mit der feinen Fraktion, die aus der Falleitung 51 anfällt.
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Wenn eine weitere Trennung der Faserung n7twendig ist, wird die Drosselklappe
77 geschlossen und die Klappe 76 geöffnet. Dann saugt der Unterdruck in der Leitung
42 die Fasern durch die Leitung 73, 74 und 42, wobei sie über das Gebläse 36 in
die Trocken-
Leitung 40 gelangen und von hier zu dem Abscheider
41. Das Material kann somit wieder durch den Separator B zirkulieren, und eine noch
vorhandene grobe Fraktion kann durch die Stoffmühle C zerfasert werden. Die zerfaserte
grobe Fraktion kann auch ihren eigenen Separator haben.
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Das Produkt aus dem Zyklon 61 fällt auf das Förderband 80, welches
die Faserstoffe der weiteren Verarbeitung zuführt. Die so gewonnenen Fasern können
auch für sich aufgehoben und gelagert werden.
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Als Illustration der Funktionen der Trockenstufe sei bemerkt, daß
die Fasern von dem Dampfabscheider 31 in die Trockenstufe 40 normalerweise mit einem
Feuchtigkeitsgehalt von etwa 50 % des Gesamtgewichts gelangen. 'Der Defibrator A
arbeitet nicht zufriedenstellend, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Produktes das
von dem Dampfabscheider 31 unter 40 % des Gewichtes fällt. Auf der anderen Seite
arbeitet der mechanische Separator B wirksamer bei einem Feuchtigkeitsgehalt unter
40 % des Gesamtgewichts. Diese nicht übereinstimmenden Erfordernisse werden bei
der Erfindung ausgeglichen durch die erste Trockenstufe. Die erste Trockenstufe
40
reduziert den Feuchtigkeitsgehalt der Fasern von 50 zu annähernd 30 %.
Für viele Zwecke ist es wünschenswert, daß in der zweiten Trockenstufe der Feuchtigkeitsgehalt
der Fasern auf etwa 5 bis 10 0/0 herabgesetzt wird, was in der Trockenstufe 55 mit
Zyklon 61 erfolgt.