DE1561638A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Zellstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von zerkleinertem, flockigem, trockenem Zellstoff als Auagangsmaterial für die Herstellung von Windeln, Binden, Kompressen u. dgl. aus Zeilstoff-Rohmaterial.

Unter einem Zerkleinern von Zellstoff-Rohmaterial bzw. Zellstoffpulpe zu flocken ist hier au verstehen, daß die Pulpe gebrochen wird, so daß die Fasern freigelegt werden, während gleichzeitig ein Brechen der fasern ebenso wie die Bildung von Faserbündeln oder verfilzten Fasern weitgehend vermieden werden soll·

Bei bekannten Verfahren sun Herateilen von zerkleinerter,

flockiger, trockener Zellulosepulpe wird von Material in Rollenform ausgegangen. Hierfür muß die in Maschinenbreite gewonnene Ausgangsrolle zunächst in kleinere Rollen mit einer Breite von 14 - 15 cm und einem Durchmesser von etwa 100 cm unterteilt werden. Die Pulpe hat in der Regel ein Grundgewicht von 700 - 800 g/m . Zum Zerkleinern dieser Rollenpulpe wird sie einer entsprechenden Vorrichtung zugeführt, die eine Hammermühle, eine Stiftmühle oder ein Scheibenzerfaserer sein kann, und das so erhaltene flockige Material wird mittels eines Trägerluftströme der Weiterverarbeitungsmaschine zum Herstellen der Erzeugnisse» welche die Zelluloseflocken enthalten sollen, zugeführt.

Bei den bekannten Verfahren ist es daher erforde^rich, von Rollenpulpe auszugehen, die nur leicht gepreßt ist, da andernfalls das hergestellte Flockensaterial große Anteile an Faserklumpen oder Faserbündeln enthalten würde· Beim Herstellen τοη Rollenpulpe für diesen Zweck muß daher der I&nok la. der Preßstufe der Naßpreßmaechine niedrig gehalt®?! rsrden, um Klumpenbildung der fasern zu vermeiden· Die Folge davon ist wiederum, daß die so gewonnene Pulpe einen großen Anteil an Wasser enthält, der beseitigt werden muß, so daß eine längere Trockenzeit und größere Dampf mengen erforderlich sind, als normalerweise im Trocknungsabschnitt der Naßpreßmaschine zum Trocknen der Pulpe

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benötigt werden. Die Beschränkung auf die Verwendung von Rollenpulpe stellt daher einen wesentlichen wirtschaftlichen Wachteil dar, weil der geringere Preßedruck eine erhebliche Preissteigerung für Rollenpulpe gegenüber Plattenpulpe entsprechend «*er Qualität bedingte Außerdem sind die fertigen Rollen umfangreicher als Pulpe in Ballenform und benötigen daher mehr Raum für Transporte ebenso wie zur Lagerung. Alle diese Faktoren erhöhen den Preis von Rollenpulpe um etwa SKR 200 je Tonne gegenüber Plattenpulpe entsprechender Qualität. Weiter ist bei dem bekannten Verfahren nachteilig, daß trotz der Verwendung einer speziellen Ausgangspulpe die Bildung großer Anteile von Faserklumpen im erhaltenen Flockenmaterial unvermeidlich ist, welches 30 - 40 # solcher Klumpen oder Bündel enthalten kann. Diese Faserklumpen sind Ursache für das Entstehen von Rissen im endgültigen Erzeugnis, wodurch

en wiederum dessen Fähigkeit, Flüssigkeit zu absorbieren,

herabgesetzt wird·

Ee hat sich nun überraschenderweise ergeben, daß Zeilet of flocken vorteilhaft dadurch hergestellt werden können, daß von nach Üblichen Verfahren gewonnener Zellstoffpulpe in Plattenform ausgegangen wird, wenn die Pulpe in trockenem Zustand zerkleinert oder zerriesen und dann weiter in trockenem Zustand in einem Plattenserfalewr zerfasert wird· Jedenfalls

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hat sich gezeigt, daß die Verwendung eines Plattenzerfaserers zum Verlegen "bei der Herstellung von Flockenmaterial nach der Erfindung nicht nur in wirtschaftlicher Hinsicht besonders vorteilhaft ist, sondern auch aus technischen Gesichtspunkten, weil Plattenzerkleinerer eine Pulpe mit einem Faserklumpengehalt von nur etwa 10 - 15 5* abgeben, der also viel geringer ist als nach den bisher verwendeten Verfahren möglich war, und dies trotz der Tatsache, daß stärker zusammengepreßte Zellstoffpulpe als Ausgangsmaterial verwendet wird. Trotz der wirksameren

die
Zerfaserung ist/Gefahr eines Zerbrechens der Fasern

nicht größer als bei den bisher bekannten Verfahren. Weiter ist es überraschend, daß es möglich ist, trockene Pulpe in einem Plattenzerfaserer zu verarbeiten, in dem normalerweise nur nasse Pulpe behandelt werden kann. Frühere Versuche haben nämlich gezeigt, daß der Durchgang der Pulpe durch den Zerfaserer unterbrochen wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt unter einen bestimmten Wert absinkt, weil die Pulpe dann gebrannt bzw. gebacken wird und an den Geräteteilen festklebt. Bei der Behandlung trockener, zerkleinerter Pulpe nach der Erfindung sind zweckmäßig gewisse Voraussetzungen bezüglich der Mahlscheiben des Zerfaserer β einzuhalten.

Unter einem Scheibenerfaeerer ist hier eine Vorrichtung 109887/0341

zum Zerkleinern von Pulpe zu verstehen, bei der zwei einander gegenüberliegende Mahlscheiben vorhanden sind, von denen die eine rotiert, während die andere in der Hegel feststehend ausgebildet ist· Die einander gegenüberliegenden Flächen der Mahlscheiben weisen Zerkleinerungseinrichtungen in Gestalt im wesentlichen radialer und/oder transversaler Leisten, Yorsprünge od. dgl. auit* Die zu behandelnde Pulpe wird durch eine zentrale öffnung der festen Scheibe in eine zentrale Füllkammer eingeführt, die duroh einander gegenüberliegende Aussparungen as mittleren Teil der Scheiben gebildet ist, wobei der Abstand der Scheiben im mittleren Bereich größer ist und nach außen allmählich abnimmt, um schließlich in einen ziemlich achmalen Spalt mit parallelen Wänden längs der äußeren Plattenteiletüerzugeheno Die Pulpe wird von der Füllkammer nach außen durch den Spalt zwischen den äußeren Bereichen der beidin Klappen gefördert. Ein Verteiler, beispielsweise in Form einer Spinne, ist gewöhnlich an der rotierenden Scheibe innerhalb der Füllkammer angebracht, um die Pulpe nach außen zu fördern. Innerhalb des enger werdenden Baume zwischen den beiden Scheiben wird die Pulpe der gewünschten Zerkleinerung bzw· Zerfaserung unterzogen, zur Peripherie befördert, um dort duroh eine öffnung des die Mahlsoheiben umgebenden Gehäuses abgegeben zu werden· Die Spaltbreite ist duroh axiale

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Verlagerung einer der biden Platten einstellbar, wodurch die Wirkung der Behandlung steuerbar ist.

Für das Verfahren nach der Erfindung weist ein Plattenzerfaserer zweckmäßig Mahleinrichtungen alt im wesentlichen radialen Leisten am flachen Teil der Platte auf, die sich von der äußeren Kante dec Platte nach innen und teilweise in den zentralen Füllraum der Platte erstrecken und die gegebenenfalls mit seitlichen Leisten kombiniert sein können· Wenn transversale Leisten verwendet werden, sollte ihre Höhe von der Peripherie zum Zentrum der Scheibe abnehmen, und zwar derart, daß ihr Niveau im peripheren Bereich mit dem der radialen Leisten übereinstimmt aber näher zum Zentrum hin geringer als dieses ist· Sie im wesentlichen radialen Leisten sollten nicht im Zentrum der Scheiben zusammenlaufen, sondern, nach innen offene Zwischenräume aufweisen· Mahlscheiben bekannter Art mit kurzen» zahnartigen VorSprüngen sowohl in radialer als auch in peripherer Sichtung und solche, die nur periphere Leisten aufweisen, haben sich als ungeeignet zur Verwendung im Rahmen der Erfindung gezeigt _t da eie leicht blockiert werden und die Pulpe verbrennt, 00 daß sie an den Scheiben klebt.

Die Spaltweite der Scheiben,gemessen an den Stellen, wo die Mahleinrichtungen bzw. die Leisten »ich am

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nächsten gegenüberstehen, ist für die Erzielung guter Ergebnisse von Bedeutung. Die Weite dieses Spalts sollte zwischen 0,1 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 3 mm liegen. Der Prozentsatz an Faserbündeln bzw. Faserklumpen des erzeugten Flockenmaterials nimmt mit abnehmender Spaltweite ab, während andererseits das Zerbrechen der Fasern zunimmt, so daß ein Abstand von weniger als 0,1 mm einen nachteilig hohen Anteil an kurzfaseriger Pulpe im Flockenmaterial ergibt und als Folge hiervon geringeres Volumen bzw. geringere Bauschigkeit und etwas schlechtere

Absorptionscharakteristiken. Übersteigt die Spaltweite dagegen 5 mm, so steigt der Anteil an Faserklumpen

in unannehmbarer Weise an«

Die Drehzahl der umlaufenden Scheibe sollte zwischen 500 und 2000 U/Min., vorzugsweise zwischen 1000 und 1800 U/Min« liegen, .j.:* _

Wie bereits erwähnt wurde, werden die Zellstoffplattenzerkleinert, bevor sie im Scheibenzerfaserer zerlegt werden. Diese Vorbehandlung kann in jedem geeigneten Zerkleinerungsgerät erfolgen.Ein besondere geeigneter Zerkleinerer ist die Hammermühle oder die Stiftmühle (pin type mill). Ein solcher Zerkleinerer weist einen Rotor mit festen oder beweglichen, hammerförmigen Mahlwerkzeugen auf, die gegen ein fest angeordnetes Sieb arbeiten· Vorrichtungen dieser Art sind schon

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zum Zerkleinern von Borke, Holzstücken, Papp- und Papierabfällen lu dgl. verwendet worden und haben sich als geeignet für das Zerkleinern der Pulpe erwiesen, die dann dem Zerfaserer zugeführt wird. Die Zerkleinerungsvorrichtung (shredder) sollte mit einem Sieb versehen sein, das nicht zu große Zellstoffetücke durchläßt, um einen geeigneten Grad der Zerkleinerung zu gewährleisten· Die öffnungen des Siebs sollten vorzugsweise zwischen 1 und 5 cm, insbesondere zwischen 2 und 3 cm liegen·

Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, muß die Zeilstoffpulpe trocken sein, wenn sie der Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt wird und muß auch in trockenem Zustand sowohl während der Zerkleinerung als auch während der Zerfaserung gehalten werden· "Trocken" besagt dabei, daß die Pulpe einen Trockengehalt von über 85 Gew.56 aufweist, vorzugsweise 88 - 96 Gew.?i. Besonders geeignet ist ein Trockengehalt von 93 -Gew.jC. Diese Trockengehalte werden normalerweise in der Irockenstufe beider üblichen Pulpenherstellung gewonnen« Wenn der Trockengehalt unter 85 Gew.jC absinkt, verfilzen die Fasern und gehen nicht mehr zwischen den radialen und transversalen Leisten der Mahlsoheiben des Scheibenserfaserers durch, wodurch die Pulpe verbrennt und an den Soheibtn klebt«

Nachstehend ist ein Aueführungat)ei spiel der Erfindung 109887/Ö341 BADORiGiNAL

anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Verfahrenschema mit Andeutung der Vorrichtungsteile;

Fig. 2 eine für das Schema nach Pig. 1 geeignete Z erkleinerungsvorrichtung;

Fig. 3 schematisch einen Scheibenzerfaserer gemäß der Erfindung;

Figo 4 eine geeignete Ausbildung der Scheiben für den Zerfaserer nach Hg« 3 und

5 vergrößert einen Querschnitt durch zwei Mahlscheibenο

G-emäß Fig. 1 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung 1 vorgesehen, die mehrere Scheibenzerfaserer 2 über einen Sammelbehälter 3 beliefert. Ein Pulpestapel 4, der aus einer Anzahl Platten besteht, wird einem Plattenförderer 5 zugeführt, der die RLfctten nacheinander der Zerkleinerungsvorrichtung (shredder) 1 lieferte Von dort wird die zerkleinerte Pulpe in Fetzenform, beispielsweise von 1 - 5 om Größe, dem Sammelbehälter zugeführt» Die Vorrichtung 1 und der Behälter 3 können so, angeordnet sein, daß die zerkleinerte Pulpe unmittelbar in: den Sammelbehälter fällt. Der Behälter 3

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ist mit einer Anzahl von Auslässen entsprechend der Anzahl der Zerfaserer 2 versehen. Von diesen Auslassen wird die Pulpe durch geeignete 3?örder#alzen, etwa -achrsalasiiXormige Walzen oder Kegelstiftwalzen, an Förderer übergeben, welche die Pulpe an eine Förderschraube abgeben, die sie weiter in die Mitte des Mahlgehäuses der Soheibenzerfaserer abgibt. Die Zerfaserer 2 können gegebenenfalls unmittelbar unterhalb des Sammelbehälters 3 angeordnet sein. Von den Zerfaserern 3 wird das Flockenmaterial über geeignete Fördereinrichtungen an eine Verarbeitungs» maschine 6 oder mehrere solcher Maschinen abgegeben, wo es zu den fertigen Erzeugnissen weiter verarbeitet wird. Diese letztgenannten Fördereinrichtungen sollten vorzugsweise mit einem Trägerluftstrom arbeiten, der zweckmäßig schon dem Schraubenförderer für die zerkleinerte Pulpe oder einem Einlaß in das Gehäuse der Zerfaserer zugeführt wird, wodurch das Flocken-,material vom unteren Heil des Gehäuses entfernt wird.

In Fig. 2 ist eine geeignete Zerkleinerungseinrichtung gezeigt. Sie weist einen Hotor 7 auf, an dem Hämmer befestigt oder angelenkt sind, die gegen ein Sieb 9 arbeiten, durch welches die zerkleinerte Pulpe hindurchfällt. ".7ie bereits erwähnt, sollten die Sieböffnungen 1 - 5 cm betragen, und das Sieb besteht vorzugsweise aus gewellten, parallel zur Hotorachae. verlaufenden Stangen und aus transversalen otangen»

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Fig. 3 zeigt schematisch einen Plattenzerfaserer 2 mit einem Gehäuse 10, einer festen Mahlscheibe 11 und einer drehbaren Mahlscheibe 12· Die Pulpe wird durch einen Einlaß 15 zugeführt und durch eine Spinne 14 verteilt, die an der drehbaren Scheibe 12 gelagert ist. Das gewonnene Flockenmaterial wird durch einen Auslaß 15 an der Peripherie abgeführt.

Eine geeignete Ausführungsform der Mahlscheiben ist in Fig. 4 gezeigt. Hier weisen die Mahlscheiben radiale Leisten 16 von unterschiedlicher Länge mit nach innen offenen Zwischenräumen und transversale Leisten 17 auf, deren Höhe nach inn« abnimmt, wie oben erwähnt wurde·

Fig. 5 zeigt vergrößert einen Querschnitt durch zwei Mahlscheiben, der die Gestalt der radialen Leisten 17 erkennen läßt. Die Weite des Spaltes 18 zwischen den Oberseiten der Leisten im äußeren Bereich der Scheiben ist im folgenden als Scheibenabstand bezeichnet.

Zellstoffpulpe in Hollenform wird nur von wenigen Herstellern hergestellt, was bereite ein Nachteil ist, und außerdem nur aus langfasriger Pulpe, beispieleweise Fichtenpulpe· Nach der Erfindung ist es dagegen möglich, beliebige Arten von Pulpe zu verarbeiten, vorausgesetzt, daß diese einen genügenden Anteil

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langfasrigen Materials enthält oder durch Mischung mit anderer Pulpe erhalten hat, weil dieses für die Abeorptionscharakteristiken des erzeugten Flockenmaterials erforderlich ist· Daher sollte die der Zerkleinerungseinrichtung zugeführte Pulpe mindestens 5O9C an langfaerigea Material,"beispielsweise mit einer Faserlänge von etwa 1 mm enthalten. Durch Mischen kurzfasrigen und langfasrigen Materials nach der Erfindung erweitern sich die Möglichkeiten zur Kostenherabsetzung bei der Herstellung. So ist es beispielsweise möglich, 5O?4 Fichtenpulp· mit 50j£ semi chemischer Birkenpulpe au mischen und dadurch die Kosten des Rohmaterials zu verringern. Geeignete Ausgangsmaterialien für das Verfahren nach der Erfindung sind: Fiehtensulfitpulpe, Fichtensulfatpulpe, Kiefersulfatpulpe, Kiefersulfitpulpe, Birkensulfatpulpe gemischt mit Fichtenoder Kiefersulfit- oder-sulfatpulpe, Eukalyptue-Sulfatpulpe usw..

Nachstehend sind einige Beispiele für das Verfahren nach der Erfindung mit tabellarischer Zusammenstellung der Ergebnisse angeführt, welch· die Vorteile gegenüber den bisherigen Verfahren deutlich machen·

Beispiel 1

Sine Fichtensulfitpulpe alt einem Verfeinerung» bzw. Verfaserungsgrad von R18 - 83*1 und einem Trockengehalt _tvon 9O56 wurde geaäS der Erfindung behandelt. 109887/0341

Die Drehzahl der drehbaren Scheibe des Zerfaserers "betrug etwa 1500 ü/Min.. Als Mahleinrichtungen waren radiale Leisten mit einer Höhe von 8 mm in der Mahlzone und einem gegenseitigen Abstand von 10mm im peripheren Bereich vorgesehen· Die Höhe der transversalen Leisten war 8mm an der Peripherie und 4· mm im mittleren Bereich der Mahlzonep Während des Versuchs wurde der Abstand zwischen den Mahleinrichtungen an den Scheiben geändert, so daß er 0,5 bzw. 1,0 bzw. 2,0 bzw. 3,0 mm betrug. Das erhaltene Flookenmaterial wurde auf Bauschigkeit und Absorptionscharakteristiken geprüft, sowie auf den Gehalt an Faserklumpen (^) und Faserlängenverteilung (nach der Bauer-Mo Nett-Methode, wie sie in Svensk Papperstidning 68 (1965)So230, beschrieben ist). Die erzielten Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 zusammengefaßt, die auch die Charakteristiken der Ausgangspulpe und von dieser durch bisher übliche Verfahren unter Verwendung einer Hammermühle erzeugtes FIoteriaL enthält·

Die Bausch- und Absorptionseharakteristiken wurden in einem Gerät geprüft, wo 4g behandeltes Flockenmaterial unterschiedlichen Drücken ausgesetzt wurde. Um einen unmittelbaren Vergleich zu ermögliohen, sind die in Tabelle 1 gegebenen Werte alle bei dem gleichen Druck (0,12 kg/cm ) auf das Fasersyatem gemessen worden«

Der Gehalt an Faserklumpen (^) ist ein Maß der Faserballungen, die nicht durch ein Sieb mit einer Masehen-

109887/0341 B_4n ,^

weite von 3mm gehen. ^ÖAD °R'GJNAL

IAB E 1 L E

Faserlängen in

Scheiben- abstand	> 0,833	<0,833 - »0,417	0,417 0,208	Q,205 K),104 <	0,104	Paaer- klumpen	Bausctp I* Plocken-	Aissorption g Flüssigkeit je
mm						* '	material	g Flockenmaterial
0,5	14.7	29.3	24.1	15.5	16.4	7	8.9	13.2
1.0	42.0	26.7	14.4	7.4	9.5	10	9.4	14.0
2.0	48.0	24.8	13.5	6.5	7.2	12	10.8	14.9
3.0	52.4	23.0	12.2	4.5	6.9	15	12.1	15.3
Ausgangs material	56.4	22.3	10.9	3.8	6.7	-	-	-
bekanntes Verfahren	51.6	23.4	12.8	4.8	7.4	28	9.8	12.1

Wie der Tabelle zu entnehmen ist, kann mit dem Verfahren nach der Erfindung ein verkleinerter bzw. zerfaserter iroekner Zellstoff gewonnen werden, der eine den "bekannten Verfahren äquivalente Faserverteilung aufweist aber verbesserte Absorptionscharakteristiken hat und bei günstigerem Volumengewicht (Bauschigkeit) einen wesentlich geringeren Anteil an Faserklumpen bzw. Faserbündelungen aufweist«

durch Darüber hinaus ermöglicht es . . Verwendung von Plattenpulpe als Ausgangsmaterial, die Herstellungskosten für den erzeugten zerfaserten, flockenartig zerkleinerten Zellstoff beträchtlich herabzusetzen«

Beispiel 2

Eine Kiefersulfatpulpe mit einem Zerkleinerungsgrad von R18 bis 83.7 und einem Anteil an Trockengewicht von 94$ wurde in der gleichen Weise behandelt wie unter Beispiel 1. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 zusammengestellt·

!TABELIE

Soheiben- abstand rwrw	Faserlängen	Ό,833 Ό.417	in mm,	0.208 0.104 <	0.104	Faser- klumpen 7*	BaxLBchJSs Flocken material	Absorption g Flüssigkeit je g Flockenmaterial
0.5 1.0 2.0 3.0	>0.833	24.7 25.8 25.0 24.4	0.417 ; 0.208 ;	14.6 8.2 7.8 6.1	16.9 9.4 6.4 4.8	5 7 11 14	9.5 11.6 13.4 13.8	13.3 14.4 15.5 15.8
Ausgangs material	18.0 41.3 47.6 52.9	24.0	23.1 15.3 12.2 11.8	5«0	4.0	-	-	-
56.0	11.0

Beispiel 3

Eine Mchtensulfitpulpe nach Beispiel 1. wurde .mit semichemischer Birkenpulpe (erzeugt mit einer Ausbeute von 8556) im Verhältnis 50:50 gemischt und gemäß dem Verfahren in Beispiel 1 behandelte

Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 3 ssusammenge stellt ο

1098 87/03

TABELLE

O (O OS OO

Scheiben abstand mm	Paaerlangen	<0·833 « Ό.417 J	in am,	*	0.104	Faser klumpen	Bausch} * Flocken material	Absorption S Flüssigkeit je g Flockenmaterial	f
0.5 1.0 2.0 3.0	^0,833	30.1 28.4 26.7 26.2	0.417 0.208	fO.208 Ό.104 *	21.2 12.0 9.6 9.1	14 18 20 21	346 9.2 10.1 10.3	12.1 13.4 14.1 14.2	Ο«
Ausgangs- material	12.4 31.5 38.1 39.7	25.6	22.5 18.4 16.6 15.8	13.8 9.7 9.0 9.3	5.2	-	-	mm
47.1	14.8	7.3

Claims (5)

1. Patentansprüche
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfaserung in einem Scheibenzerfaserer mit Mahleinrichtungen in Gestalt radialer,auf

   den Scheiben angebrachter Leisten erfolgte
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Scheiben auf O₀I - 5 mm, vorzugsweise 0,5 - 3 mm eingestellt wird·
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinern der Pulpe in einer Hammermühle oder einer Stiftmühle durchgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpe auf eine Größe von 1-5 cm, vorzugsweise 2-3 cm, zerkleinert wird β

   Anspruch 6
   109887/034Ί κ

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