DE3906010C2 - Verfahren zur Herstellung einer feuchten Mischung aus Stuckgips und Altpapierfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer feuchten Mischung aus Stuckgips und Altpapierfasern als Vorprodukt bei der Herstellung von faserarmierten Gipsformkörpern, insbesondere von faserarmierten Gipsplatten, bei welchem die vorgefeuchteten Altpapierfasern mit Stuckgips homogen vermischt werden.

Bei der Herstellung faserarmierter Formkörper aus Gips müssen die Komponenten Fasern und Stuckgips und gegebenenfalls Zuschläge gemischt und gleichmäßig mit Wasser befeuchtet werden. Solange die Mischung mit großem Wasserüberschuß hergestellt werden kann, lassen sich verschiedene bekannte Mischverfahren anwenden, z. B. das gleichzeitige Versprühen von Gipspaste und Fasern auf eine Unterlage. Soll dagegen der Wassergehalt in der Nähe des theoretisch zum Abbinden des Gipses notwendigen liegen, muß das Wasser bei der Herstellung der Mischung in fein verteilter Form zugegeben werden. In diesem Zusammenhang wurde in der EP-OS 00 19 207 ein Verfahren beschrieben, bei welchem poröse Trägerstoffe, insbesondere Altpapierfasern, mit der gesamten notwendigen Wassermenge getränkt und danach mit dem trockenen Gipspulver vermischt werden. Dieses Verfahren hat sich bei der Herstellung gipsgebundener Spanplatten im wesentlichen bewährt. Bei der Herstellung papierfaserarmierter Gipsformkörper ist es jedoch nicht voll zufriedenstellend. Insbesondere sind die Faserqualität und das Handling der Faser verbesserungsbedürftig.

Ein gattungsgemäßes Verfahren, bei welchem ebenfalls die vorgefeuchteten Altpapierfasern mit Stuckgips homogen vermischt werden, ist aus der DE-OS 32 42 598 bekannt. Bei diesem Verfahren werden die feuchten Fasern durch einen nassen Ausschuß gewonnen, bei dem das Altpapier in Wasser zerfasert wird und eine Fasersuspension entsteht. Aus dieser Suspension wird nun das Überschußwasser so weit entfernt, daß die Fasern streufähig werden. Zur Entfernung des Überschußwassers wird die Suspension zunächst mechanisch entwässert, anschließend erneut zerfasert und mit Luft getrocknet.

In der Praxis ist es sehr schwierig und aufwendig, den Restgehalt einer Fasersuspension durch mechanische Entwässerung mit anschließender zweiter Zerfaserung und Trocknung auf einen definierten, besonders niedrigen Wert einzustellen. Außerdem bereitet ein nasser Papieraufschluß immer Abwasserprobleme.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Verfahren zu entwickeln, bei dem die Altpapierfasern mit einer bestimmten Feuchte ohne Probleme und mit möglichts geringem apparativem Aufwand hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß das Altpapier zunächst trocken vorzerkleinert, anschließend dosiert befeuchtet und schließlich zerfasert wird.

Durch eine dosierte Befeuchtung des vorzerkleinerten Altpapiers vor der Zerfaserung kann die Lösungskraft des Wassers zur Zerfaserung genutzt werden, ohne daß Abwasserprobleme entstehen.

Im Gegensatz zur Entwässerung ist bei einer dosierten Befeuchtung die Einstellung einer bestimmten Feuchte der Fasern unproblematisch. Der apparative Aufwand wird im Vergleich zur Entwässerung wesentlich reduziert.

Die Vorzerkleinerung des Altpapiers begünstigt eine gleichmäßige Befeuchtung des Altpapiers und verringert damit den Energieaufwand der Zerfaserung.

Neben diesen Vorteilen gegenüber einem Verfahren mit einem "nassen Aufschluß" der Altpapierfasern zeigt das erfindungsgemäße Verfahren mit "feuchtem Aufschluß" gegenüber einem Verfahren mit "trockenem Aufschluß" folgende Vorteile:

Da bei trockener Zerfaserung der Leim noch wirksam ist, gibt es viele Faserbrüche ("Stippen"); die Faser ist verknäult und wollig. Bei erfindungsgemäßem feuchtem Aufschluß dagegen wird die Faser vollständig vereinzelt und nur wenig gekürzt. Eine Verknäuelung findet nicht statt. Da der Leim nicht gebrochen werden muß, ist der Energiebedarf bei der Faserherstellung sehr viel geringer. Die Gefahr durch Metallteile und hierdurch verursachte Schwelbrände sowie die Staubexplosionsgefahr, die bei trockenem Aufschluß gegeben war, sind beim erfindungsgemäßen Verfahren vollständig eliminiert. Der trockene Aufschluß ließ eine Faserkonditionierung nicht zu. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können dagegen Hilfsmittel gezielt in die Fasern gegeben werden (z. B. Stärkelösung). Hierdurch kann die Haftung zwischen Gips und Faser verbessert werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren entsteht zudem erheblich weniger Staub; die Ventilatorleistung kann erheblich reduziert werden. Schließlich steht bei dem Arbeiten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein breiterer Bereich des Fasergehaltes (12 bis 20 Gew.-%; Trockensubstanz = 100%) zur Verfügung als bei "trockenem Aufschluß", was insgesamt eine größere Variabilität bei der Durchführung des Verfahrens und der erzielten Endprodukte mit sich bringt.

Vorzugsweise sollte das Altpapier vor der Befeuchtung auf etwa Briefmarkengröße vorzerkleinert werden.

Das Altpapier kann auf einem Förderband mit Wasser besprüht werden.

Die Fasern können auf eine Feuchte bis zu 200% (Angaben in Gew.-%; Trockensubstanz = 100%), vorzugsweise auf eine Feuchte von ca. 150%, gebracht werden.

Die Einwirkzeit des Wassers sollte dabei mindestens eine Minute betragen. Dies kann durch eine geeignete Länge des Förderbandes oder auch durch eine Zwischenlagerung erreicht werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Zufuhr des Wassers bei der Befeuchtung des Altpapiers von einem Regelkreis gesteuert werden, welcher die pro Zeiteinheit zugeführte Menge trockenen Altpapiers überwacht und entspre­ chend der voreingestellten, gewünschten Feuchte Wasser zu­ dosiert.

Die Befeuchtung des Altpapiers kann statt durch Wasser auch durch hoch faserhaltige Abfallschlämme erfolgen, wie sie in der Zelluloseindustrie oder bei anderen indu­ striellen Prozessen anfallen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch eine Anlage zur Herstellung einer feuchten Mischung aus Stuckgips und Altpapierfasern, die als Vorpro­ dukt bei der Herstellung von faserarmierten Gipsplatten dienen kann.

In der Zeichnung ist ein Vorratsbehälter für Stuckgips mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Der Stuckgips wird über ein Ventil 2 auf eine Bandwaage 3 geleitet. Die Bandwaage 3 erfaßt die pro Zeiteinheit zugeführte Menge an Stuckgips; diese Menge dient als Eingangsgröße für eine Regeleinheit 4, welche die Zugabe von Wasser in einem bestimmten Prozent­ satz steuert.

Zu diesem Zwecke wird Wasser, welches sich in einem Vor­ ratsbehälter 5 befindet, von einer Pumpe 6 durch einen Durchflußmengenmesser 7 in einen schnell laufenden kon­ tinuierlichen Mischer 8 eingebracht und dort verdüst. Es wird auf diese Weise mit dem von der Bandwaage 3 in den Mischer 8 fallenden Stuckgips kontinuierlich feinst ver­ mischt.

Die Zugabe von Wasser in den Mischer 8 wird dabei in fol­ gender Weise geregelt:

Die Regeleinheit 4 errechnet aus der von der Bandwaage 3 festgestellten, pro Zeiteinheit zugeführten Menge Stuck­ gips den Sollwert einer pro Zeiteinheit zugegebenen Wasser­ menge, je nach einem vorher eingegebenen Feuchtigkeitsgrad der herzustellenden Mischung. Der Durchflußmengenmesser 7 stellt den jeweiligen Istwert der pro Zeiteinheit zuge­ gebenen Wassermenge fest; die Regeleinheit 4 vergleicht diesen Istwert mit dem Sollwert und bringt beide durch Steuerung der Pumpe 6 in Übereinstimmung. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß in dem Mischer 8 immer dasselbe Mengenverhältnis von Stuckgips und Wasser aufeinandertrifft.

Durch die Bauweise des schnell laufenden, kontinuierlichen und kleinvolumigen Mischers 8 ist sichergestellt, daß sich in der im Mischer 8 hergestellten Stuckgips/Wasser-Mischung keine örtlichen Überkonzentrationen an Wasser ergeben, was zur Klumpenbildung führen könnte.

Die feuchte Mischung aus Stuckgips und Wasser verläßt den Mischer 8 ggf. im freien Fall und tritt in einen weiteren Mischer 9 ein, in dem in noch zu beschreibender Weise eine Vermischung mit feuchten Altpapierfasern erfolgt. Alterna­ tiv kann die feuchte Stuckgips/Wasser-Mischung auch von einem Förderband 10 (in der Zeichnung gestrichelt darge­ stellt) in den Mischer 9 eingebracht werden.

Die Herstellung der vorgefeuchteten Altpapierfaser geschieht in folgender Weise:

Das in Ballen angelieferte Altpapier wird in einem Vor­ schredder 11 auf ca. DIN A 4 große Stücke zerkleinert. Eine weitere Zerkleinerung bis auf etwa Briefmarkengröße erfolgt in einer nachgeschalteten Hammermühle 12. Das so zerklei­ nerte, jedoch nicht zerfaserte Altpapier wird in einem kleinen Dosierbunker 13 zwischengelagert. Die Schnitzel wer­ den dann auf eine Bandwaage 14 ausgetragen, welche wiederum die pro Zeiteinheit ausgetragene Schnitzelmenge erfaßt. Von der Bandwaage 14 gelangen die Schnitzel auf ein Förderband 15, wo sie über Düsen 16 mit einer genau geregelten Wasser­ menge besprüht werden. Die Länge des Förderbandes 15 ist dabei so gewählt, daß sich eine Mindesteinwirkzeit des Wassers von einer Minute ergibt. Gegebenenfalls können die befeuch­ teten Schnitzel auch zwischengelagert werden.

Die Regelung der Wassermenge erfolgt in einer Weise, die derjenigen bei der Herstellung der Stuckgips/Wasser-Mischung entspricht. Einer Regeleinheit 17 wird als Steuergröße die von der Bandwaage 14 ermittelte, auf die Zeiteinheit bezo­ gene Menge an Papierschnitzeln zugeleitet. Die Regeleinheit 17 errechnet hieraus, entsprechend einem eingegebenen ge­ wünschten Feuchtigkeitsgrad, den Sollwert für die pro Zeit­ einheit über die Düsen 16 zu versprühende Wassermenge. Das Wasser wird ebenfalls dem Vorratsbehälter 5 entnommen. Dies geschieht mittels einer Pumpe 18, welche das Wasser über einen Durchflußmengenmesser 19 den Düsen 16 zuspeist. Stellt die Regeleinheit 17 fest, daß der von dem Durchflußmengen­ messer 19 ermittelte Istwert der pro Zeiteinheit verdüsten Wassermenge mit dem Sollwert nicht übereinstimmt, so führt sie die Leistung der Pumpe 18 in einer Weise nach, bei wel­ cher der Istwert an den Sollwert herangeführt wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die auf dem Förderband 15 befindlichen Papierschnitzel stets mit einer entspre­ chenden Menge Wasser versetzt werden.

Die befeuchteten Schnitzel fallen vom Förderband 15 in einen sieblosen Refiner 20, in dem nunmehr die eigentliche Zerfa­ serung auf Endfeinheit stattfindet. Von entscheidender Bedeutung ist dabei, daß diese Zerfaserung erst nach der Befeuchtung der Papierschnitzel erfolgt.

Die feuchten Altpapierfasern werden in einem kleinen Zwi­ schendosierbunker 21 aufgefangen und von dort auf eine wei­ tere Bandwaage 22 ausgetragen. Die Bandwaage 22, von welcher die feuchten Papierfasern in den Mischer 9 fallen, dosiert die Faserzugabe entsprechend der jeweils dem Mischer pro Zeiteinheit zugeführten Stuckgips/Wasser-Mischung.

Der Mischer 9 ist von einer ähnlichen Bauweise wie der Mischer 8; das heißt, er ist kleinvolumig, arbeitet konti­ nuierlich und im Durchlaufverfahren. Die ihn verlassende feuchte Gips/Wasser-Mischung ist hoch homogen und enthält eine genau eingestellte Wassermenge, so daß sie sich in optimaler Weise zur Weiterverarbeitung in faserarmierte Gipsformteile, insbesondere Gipsplatten, eignet.

Die Vermischung von vorgefeuchtetem Stuckgips und feuchten Altpapierfasern kann auch zweistufig in zwei kontinuier­ lichen Mischern erfolgen. Der erste, der bei etwas größe­ rem Volumen etwas langsamer läuft, stellt eine "makrosko­ pische" Vormischung her. Der zweite Mischer, der bei klei­ nerem Volumen schneller läuft, erzielt die endgültige Homogenität.

Nachfolgend werden einige Zahlenwerte für besonders gün­ stige Verfahrensweisen angegeben. Bei allen Gewichtsangaben handelt es sich um Gew.-%. Die Angaben für die Feuchte be­ ziehen sich auf die entsprechende Trockensubstanz (Trocken­ substanz = 100%):

15 Gewichtsteilen trockener Faser werden mittels der Sprüh­ düsen 16 auf dem Förderband 15 22,5 Gewichtsteile Was­ ser zugegeben, so daß sich im Dosierbunker 21 Fasern mit 150% Feuchte befinden. 85 Gewichtsteile trockener Stuck­ gips werden im Mischer 8 mit 15,3 Gewichtsteilen Wasser vermengt, so daß den Mischer 8 Stuckgips mit 18% Feuchte verläßt. Durch die Zugabe von Wasser hat der Stuckgips aber seine Pulvereigenschaften noch nicht verloren. Allerdings ist die zeitliche Lagerfähigkeit beschränkt, so daß eine rasche Weiterverarbeitung gewährleistet sein muß.

Bei den angegebenen Daten enthält die Mischung, welche den Mischer 9 zur Weiterverarbeitung verläßt, auf 100 Gewichts­ teile Feststoff 37,8 Gewichtsteile Wasser. Hiervon werden für das Abbinden des Gipsformteiles 14,45% verbraucht. Im Endprodukt, das nunmehr 114,45 Gewichtsteile Feststoffe enthält, befinden sich somit noch 23,35 Gewichtsteile Rest­ wasser. Dies ist gleichbedeutend mit einer Restfeuchte von 20% im Endprodukt.

Der Wassergehalt der Faser kann in günstigen Fällen bis zu einer Feuchte von 200% angehoben werden. Entsprechend läßt sich der Wassergehalt im Gips bis etwa 22% anheben. Gegebenenfalls gewünschte Additive werden im Wasser im Behälter 105 gelöst und mit diesem zudosiert.

Die Befeuchtung der Altpapierschnitzel kann zumindest teilweise auch durch hoch faserhaltige Abfallschlämme er­ folgen, wie sie insbesondere in der Zelluloseindustrie anfallen. Hierzu können - bezogen auf die Trockensubstanz - bis zu 50% Schlämme beigemischt werden. Damit wird gleich­ zeitig ein Beitrag zur umweltfreundlichen Entsorgung der­ artiger Schlämme geleistet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer feuchten Mischung aus Stuckgips und Altpapierfasern als Vorprodukt bei der Herstellung von faserarmierten Gipsformkörpern, insbesondere faserarmierten Gipsplatten, bei welchem die vorgefeuchteten Altpapierfasern mit Stuckgips homogen vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier
zunächst trocken vorzerkleinert,
anschließend dosiert befeuchtet und
schließlich zerfasert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier auf Briefmarkengröße vorzerkleinert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier auf einem Förderband (15) mit Wasser besprüht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser bei der Befeuchtung des Altpapiers mindestens eine Minute lang einwirkt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzerkleinerte Altpapier auf eine Feuchte von bis zu 200 Gew.-%, beogen auf die mit 100% angesetzte Trockensubstanz des Altpapiers, gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzerkleinerte Altpapier auf eine Feuchte von 150 Gew.-%, bezogen auf die mit 100% angesetzte Trockensubstanz, gebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Wassers bei der Befeuchtung des Altpapiers von einem Regelkreis (17) gesteuert wird, welcher die pro Zeiteinheit zugeführte Menge trockenen Altpapiers überwacht und entsprechend der voreingestellten Feuchte Wasser zudosiert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtung des vorzerkleinerten Altpapiers zumindest teilweise durch hoch faserhaltige Abfallschlämme erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Altpapier, bezogen auf die mit 100% angesetzte Trockensubstanz, bis zu 50 Gew.-% Abfallschlämme beigemischt werden.