DE3991215C2 - Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus einem fluidisierten Faserrohstoff - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus einem fluidisierten Faserrohstoff kommt als Faserrohstoff mindestens teilweise ein langfaseriges Ausgangsmaterial zur Anwendung, das zu einer Pulpe verarbeitet wird, unter Anwendung teils einer Ausschlagung in einem Pulper, teils einer vorhergehenden, getrennten und gesteuerten Trockenvermahlung. Das Ausgangsmaterial wird dann in dosierbare Mengen aufgeteilt und in Fasern zerteilt, wonach der Gegenstand aus der so gebildeten Pulpe hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ge­ genständen aus einem fluidisierten Faserrohstoff gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Aus der Druckschrift DE 27 35 371 A1 ist ein Verfahren be­ kannt, bei dem eine Dispersion in Wasser von Mineralfasern und einem Zellulosematerial in eine gewünschte Form gebracht wird. Die Festigkeits- und Formhalteeigenschaften des Gegenstandes werden dadurch gegeben, daß mindestens die Hälfte an Gewicht des Zellulosematerials in Form von Naturnullfasern oder syntheti­ schen Nullfasern zugesetzt wird, d. h. daß das Fasermaterial aus sehr dünnen und kurzen Fasern besteht, welche im Hinterwasser für das bloße Auge lediglich als Trübung erkennbar sind und frei schweben. Das gewünschte Nullfasermaterial kann auch erhalten werden, wenn man das abgeschnittene Abfallmaterial entsprechend fein zermahlt, um die Trockenmasse zu pulverisieren.

Aus der Druckschrift DE-PS 958 266 ist die Herstellung plat­ tenförmiger Erzeugnisse unter Wiederverwendung von Plattenabfall bekannt, nachdem dieser Abfall zu Häcksel verarbeitet wurde, da­ bei kann trocken, naß, feucht oder chemisch vorgegangen werden.

Aus der Druckschrift EP 246 588 A1 ist bekannt, daß die Fa­ sern aus lignocellulosehaltigem Material für bindemittelfreie Formkörper entweder durch einen trockenen oder durch einen nas­ sen Prozeß erzeugt werden können. Dabei wird eine Hammermühle zur Herstellung von Häcksel verwendet, wobei im Endprodukt auch Stroh enthalten sein kann.

Aus dem Dokument Holztechnologie, 24, (1983), Seiten 168-­ 174 sind Faser-Faser-Bindungen lignocelluloser Faserstoffgemi­ sche bekannt. Darin werden Wasserstoffbrückenbindungen, mechani­ sche Verankerungen der Fasern miteinander beschrieben. Die Zwi­ schenräume zwischen den Fasern werden aufgefüllt, um einen Ab­ fall der Wasseraufnahmefähigkeit zu verhindern und durch eine erhöhte Zwischenfaserbildung ein Halten von Wasser im Filz zu fördern.

Eine wesentliche Bearbeitungsstufe der Faserrohstoffe ist die Verwendung eines Pulpers zur Bildung einer Pulpe, aus der die gewünschten Gegenstände hergestellt werden sollen. Dieses erfolgt unter anderem in den Fällen, bei denen die Faserroh­ stoffe als Trockenmasse in Ballen, beispielsweise Papierabfäl­ len, eingehen werden.

Im Pulper wird eine kräftige Wirbelbildung bewirkt, wodurch sich die Einzelteile des Materials aneinander reiben und dadurch zermahlen werden, wodurch die Rohstoffe in Fasern aufgeteilt werden.

Insbesondere bei einem heterogenen Material wie Alt- oder Recyclingspapier ist damit zu rechnen, daß diese Aufteilung suk­ zessiv erfolgt, so daß die zuerst freigesetzten Fasern vor den später freigesetzten Fasern einer weiteren wesentlichen Bearbei­ tung ausgesetzt werden. Mit anderen Worten ist die Bearbeitung im Pulper in ihrem Verlauf somit unkontrolliert und dadurch un­ gleichartig. Die genannte weitere Bearbeitung hat zur Folge, daß sowohl der Vermahlungsgrad (°SR-Schopper-Riegler) und somit die Verschleimung im Pulper zunimmt, was einen negativen Einfluß auf die spätere Entwässerung des aus der Pulpe hergestellten Gegen­ standes hat, sowie das Schrumpfen des Gegenstandes während des Entwässerns und Trocknens seines Materials erhöht.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, steuerbare Voraussetzungen für eine schnelle und damit rationelle Durchführung der später im Herstellungsprozeß erforderlichen Entwässerung von ausgeform­ ten Gegenständen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erzielt, daß dem Pulper zumindest teilweise ein Faserrohstoffmaterial zugeführt wird, dessen Fasern bereits in einem wesentlichen Grad in Ein­ zelfasern aufgeteilt sind, weshalb sie unmittelbarer und gleichzeitig empfänglich sind für die im Pulper zustande gebrachte Selbstvermahlungseinwirkung und den Vermischungseffekt. Da der Pulper ein gleichartigeres Rohstoffmaterial verarbeitet, kann auch der im Pulper durch Selbstvermahlung bewirkte Vermahlungs­ grad auf eine größere Gleichartigkeit hin gesteuert werden, und die bereits erwähnte Bindung des Wassers in der aus dem Pulper austretenden Pulpe läßt sich somit besser steuern.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat jedoch noch andere Vor­ teile zur Folge, die bei der Wiederverwendung von Papierabfällen besonders wertvoll sind.

Recyclingspapierabfälle liegen in vielen verschiedenen Qua­ litäten und Sortierungen vor. Wird dieses Material vor dem Aus­ schlagen im Pulper einer getrennten und gesteuerten Trockenver­ mahlung unterzogen, läßt sich häufig eine schlechtere und somit billigere Materialqualität verwenden als wenn der Aufteilungs­ prozeß ausschließlich als Ausschlagen im Pulper vorgenommen wer­ den würde.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die genannte vorhergehende getrennte Trockenvermahlung als einen Mehrstufenprozeß durchzu­ führen, wodurch sich das Ausgangsmaterial besonders effektiv in dosierbare Mengen aufteilen läßt.

Auf diese Weise läßt sich beispielsweise auch Altpapiermate­ rial, das Plast, naßfestes Papier, plastlaminierten Karton und Papier enthält, in gewünschtem Umfang in Fasern und andere Par­ tikel aufteilen. Aufgeteilte Bestandteile, die nicht Papier sind, können dann vor der Zufuhr zum Pulper abgetrennt werden, oder aber diese Bestandteile können, da sie in vermahlenem Zustand vorliegen, in den anschliessenden Produktionsprozess eingehen.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann ein lang­ faseriges Ausgangsmaterial, das einer getrennten und ge­ steuerten Trockenvermahlung unterzogen wird, einer bereits im Pulper gebildeten Pulpe zugesetzt und gemeinsam mit dieser dem Ausschlagen unterzogen werden.

Auf diese Weise kann ein Gegenstand produziert werden, dessen Fasermaterial zum Teil hauptsächlich durch hydrogene Faserbindungen gebunden ist und zum Teil mit in Luft sus­ pendiertem Fasermaterial durchsetzt ist, zu dessen Bindung in der Regel Leim verwendet wird. Es hat sich gezeigt, dass man auf diese Weise auf eine traditionelle und vollständig hydrogene Bindung der gesamten Pulpe verzichten kann, was bedeutet, dass die Entwässerung und somit die Produktionszeit für den Gegenstand wesentlich verkürzt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Methode eine genaue Kontrolle mit den für den Gegenstand gewünschten Festigkeitseigenschaften, da sich diese mit dem Zusatz von Leim genau steuern lassen.

Eine in mehrere Stufen aufgeteilte Trockenvermahlung lässt sich beispielsweise durchführen, wenn ein sogenannter Shredder zur Anwendung kommt, wonach eine Behandlung in einer Schlagmühle erfolgt, der somit Material aus dem Shred­ der in dosierbaren Mengen zugehen kann und die das Material einer weiteren Vermahlungseinwirkung aussetzt, bevor dieses, wenn gewünscht gleichfalls in speziell dosierbaren Mengen, dem Pulper zur eigentlichen Ausschlagsbearbeitung zugeführt wird.

Die erfindungsgemäss vorgeschlagene getrennte und gesteuerte Trockenvermahlung der Faserrohstoffe vor ihrer Ausschlagung im Pulper eröffnet gleichfalls die Möglichkeit der Mitverwendung von Recyclingsaltpapier in den Fällen, bei denen die herzustellenden Gegenstände schrumpffrei und massbeständig sein sollen. Als Beispiel hierfür kann auf paletten- oder hüllenförmige Verpackungen für zerbrechliche Gegenstände, beispielsweise Glaswaren oder Eier, verwiesen werden. Zu diesen Verpackungen wird eine grosse Menge holz­ haltiges Papierrohmaterial verwendet, z. Bsp. bis zu 80-­ 100%. Ein Ausgangsmaterial mit einem hohen Gehalt an holz­ haltigen Fasern hat ein geringeres Schrumpfen zur Folge als wenn die Fasern Zellulosefasern wären. Es hat sich gezeigt, dass bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens einem holzhaltigen Papierrohmaterial sogar eine wesentliche Menge preiswertes Recyclingaltpapier, hierunter Pappabfälle, zuge­ setzt werden kann, das nicht unbedingt holzhaltig ist, da aufgrund der vorhergehenden, getrennten und gesteuerten Trockenvermahlung des Rohmaterials im Pulper eine Pulpe hergestellt werden kann, die kein unerwünschtes Schrumpfen der hergestellten Gegenstände zur Folge hat.

Es ist im Prinzip bekannt, zur Herstellung von Gegen­ ständen aus einem fluidisierbaren Faserrohstoff Hilfsstoffe in Form von Füllstoffen und Chemikalien, sowie Bindemittel zu verwenden. Die Hilfsstoffe bestimmen, inwieweit die her­ gestellten Gegenstände mehr oder minder fest, hart und trans­ parent oder schwach, weich und saugfähig sein sollen. Die vorliegende Erfindung hat auch Vorteile in Verbindung mit der Anwendung solcher Hilfsstoffe zur Folge.

Die Aufteilung des Herstellungsprozesses in mehrere Herstellungsstufen ermöglicht es nämlich in stärkerem Masse, die Hilfsstoffe auf verschiedenen Stadien des Gesamtherstel­ lungsprozesses zuzusetzen. Die als Folge der die Erfindung kennzeichnenden Bearbeitung erzielte offene Struktur der abschliessenden Pulpe macht diese sogar noch in höherem Grade für Hilfsstoffe zugänglich, sodass beispielsweise ein Bindemittel mehr oder minder integrierend auf die Oberfläche der hergestellten Gegenstände aufgetragen werden kann, um eine erhöhte Wandstärke zu erzielen. Der Zusatz der Hilfs­ stoffe während einer vorhergehenden, getrennten und gesteu­ erten Trockenvermahlung fördert eine überaus gleichartige Verteilung der Hilfsstoffe in der hergestellten Fasermasse auf eine besonders gute Weise. Natürlich können die Hilfs­ stoffe auch weiterhin im Pulper zugesetzt werden.

Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, dass das Ausschlagen im Pulper als ein in Abhängigkeit von der vor­ hergehenden getrennten Vermahlung gesteuerter Verarbeitungs­ prozess durchgeführt wird. Mit anderen Worten kann der im Pulper erzeugte Grad der Selbstvermahlung dem Grad der Ver­ mahlung angepasst werden, der je nach Verhältnissen mit der oder den vorhergehenden Vermahlungsstufe(n) bewerkstelligt worden ist. Beispielsweise kann einer Papierpulpe, die im Pulper zu einem normalen, durch Selbstvermahlung bewerkstel­ ligten Vermahlungsgrad von 60° SR (Schopper-Riegler) auf­ geteilt worden ist, trockenvermahltes Fasermaterial zugesetzt werden, wonach die Mischung weitere 5 Minuten im Pulper bearbeitet wird. Den aus einer solchen Mischpulpe herge­ stellten Produkten kann eine besonders grosse Dicke, Porosi­ tät und Permeabilität mit einem gleichzeitig niedrigen Raum­ gewicht verliehen werden. Das bedeutet, dass die Produkte beispielsweise gute Entwässerungseigenschaften haben und daher auch mit grossen Materialdicken hergestellt werden können, und dass trotz grosser Materialdicken, wenn es ge­ wünscht wird, eine wesentliche Materialweichheit und Saug­ fähigkeit bewahrt werden kann.

Aufgrund dieser Eigenschaften, die ein gemeinsames Kennzeichen aller Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind, kann das Verfahren gewinnbringend in eine Herstellungstechnik für Gegenstände eingehen, die auf der Ablagerung der Pulpe auf konturierten Saugformen oder end­ losen Formbändern basiert. Eine mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Pulpe ermöglicht problemlos eine gleichartige Verteilung der Pulpe über die Form, sogar im Falle der Herstellung von Produkten mit einer grossen Wand­ dicke, was bedeutet, dass den Produkten eine gleichartige Dicke und somit eine gleichartige Festigkeit verliehen werden kann.

Beispiel

Ein Altpapiermaterial wird in z. Bsp. zwei Behand­ lungsstufen in dosierbare Grössen aufgeteilt, indem das Material zunächst mit Hilfe eines sogenannten Shredders auf eine Grösse abgebaut wird, mit der es in einer dosierbaren Menge einer Schlagmühle zugeführt werden kann, in der das Material durch Trockenvermahlung weiter abgebaut und in Fasern zermahlen wird. Je nachdem, ob das anschliessende Ausschlagen in einem Pulper portionsweise oder kontinuierlich erfolgen soll, kann das somit erstellte dosierbare Material vorzugsweise pneumatisch zu einem Zwischenlager oder direkt zum Pulper transportiert werden.

Im Pulper kann die Ausschlagarbeit beispielsweise folgendermassen vor sich gehen:

Ausführungsform a)

Das gesamte Altpapiermaterial wird in der Schlagmühle trockenvermahlen, wonach das vermahlene Produkt in einer kurzen Behandlungszeit von beispielsweise 10 Minuten im Pulper verarbeitet wird. Im Pulper können Hilfsstoffe zuge­ setzt werden. Desweiteren können im Pulper Trennorgane zum Entfernen schwerer Materialpartikel eingebaut sein.

Ausführungsform b)

In einem diskontinuierlich arbeitenden Pulper wird Altpapiermaterial verarbeitet, das dem Pulper direkt zuge­ führt ist. Ca. 5 bis 10 Minuten vor Abschluss dieser Aus­ schlagbearbeitung wird dem Pulper ein trockenvermahlenes Altpapiermaterial in einer Menge von 5% bis 50% der ab­ schliessenden Produktionsmenge des Pulpers zugeführt, indem die Grösse dieser Zusatzmenge im Hinblick auf beispielsweise die Entwässerungseigenschaften der fertigen Pulpemasse oder die Struktureigenschaften des gewünschten Produkts festgesetzt wird. Eventuelle Hilfsstoffe werden in gewünsch­ ten Portionen zugesetzt.

Ausführungsform c)

In einem kontinuierlich arbeitenden Pulper wird Altpapiermaterial verarbeitet, das dem Pulper direkt und kontinuierlich zugeführt wird. Der somit hergestellten Pulpe wird gleichmässig dosiert ein trockenvermahlenes Altpapier­ material in einer Menge von 5% bis 50% der abschliessenden Produktionsmenge des Pulpers zugesetzt, indem die Grösse dieser Zusatzmenge im Hinblick auf beispielsweise die Ent­ wässerungseigenschaften der fertigen Pulpemasse oder die Struktureigenschaften des gewünschten Produkts festgesetzt wird. Eventuelle Hilfsstoffe werden dosiert zugesetzt. Das Abfüllen von Pulpe aus dem Pulper erfolgt zweckmässig durch Abpumpen.

Ausführungsform d)

Zu einer Pulpe, die bereits in einem Pulper verar­ beitet worden ist und eine erhebliche Menge Zellulose enthal­ ten kann, wird ein Material zugesetzt, das ein wie in den Ausführungsformen a bis c angegebenes trockenvermahlenes Altpapiermaterial ist oder dieses enthält. Das Zusetzen kann beispielsweise in einem besonderen Mischapparat vor sich gehen. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn unerwünschtes Schrumpfen vermieden und/oder eine be­ sonders gute Weichheit des gewünschten Endproduktes erzielt werden soll.

Altpapier, das auch als Rückgabepapier bezeichnet wird, ist von der Natur der Sache her ein sehr gemischtes Material, das Fasern verschiedener Längen enthält. Dennoch hat sich gezeigt, dass die durchschnittliche Faserlänge so gross ist, dass die vorstehend aufgeführten insbesondere entwässerungsmässigen und strukturellen Vorteile bei Anwen­ dung verschiedener, aber jeweils vorteilhaften Herstellungs­ methoden erzielt werden können.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung paletten- oder hüllenförmiger Ver­ packungen für zerbrechliche Gegenstände wie Glaswaren oder Eier aus einem fluidisierten langfaserigen Faserrohstoff aus Altpapiermaterial durch Bildung einer Pulpe aus diesem Roh­ stoff, eine Ablagerung einer aus der Pulpe bestehenden Schicht und eine Trocknung dieser Pulpe, wobei die Schicht auf einer konturierten Saugform abgelagert wird und durch Absaugung der in der Pulpe vorhandenen Flüssigkeit getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserrohstoff lange Fasern enthält, wobei die Pulpe durch ein direktes Ausschlagen einer Menge dieses Rohstoffs in einem Pulper verarbeitet wird, und eine weitere Menge des Rohstoffs in einer vorhergehenden getrennten Trockenvermahlung einer gesteuerten Aufteilung in seine Fasern unterworfen wird, bevor diese zweite Menge mit einem Anteil in einer Größenordnung von 5% bis 50% der Produktmenge dem Pulper dosiert zugeführt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenvermahlung als ein Mehrstufenprozeß durchgeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschlagen als ein in Abhängigkeit von der getrenn­ ten Trockenvermahlung gesteuerter Verarbeitungsprozeß er­ folgt.

4. Verfahren gemäß einem jeden der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein einer getrennten und gesteuer­ ten Trockenvermahlung unterzogenes langfaseriges Ausgangsma­ terial in dosierten Mengen einer bereits im Pulper gebildeten Pulpe zugesetzt wird und gemeinsam mit dieser einer zeitlich begrenzten Ausschlagung unterzogen wird.

5. Verfahren gemäß einem jeden der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der vorhergehen­ den getrennten Trockenvermahlung ein Zusatz von Hilfsstoffen erfolgt.

6. Verfahren gemäß einem jeden der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei der weiteren Anwendung der ge­ bildeten Pulpe ein Zusatz von Hilfsstoffen erfolgt.

7. Verfahren gemäß einem jeden der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß wie in Anspruch 1 angegeben eine Pulpe hergestellt wird, und daß diese Pulpe in dosierten Men­ gen einer anderen, bereits hergestellten Pulpe zugesetzt wird, wonach der Gegenstand aus der somit entstandenen Mi­ schung hergestellt wird.