DK168020B1 - Fremgangsmaade til fremstilling af formstabile genstande ud fra et fluidiseret cellulosefiberraastof - Google Patents

Description

DK 168020 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af formstabile genstande ved afsætning af et fluidiseret cellulosefiberråstof på et formgivende underlag ved påsugning af en pulp af fiberråstoffet på dette 5 underlag.

Ved et fluidiseret cellulosefiberråstof skal der forstås et til fremstilling af de ønskede genstande egnet udgangsmateriale, der kan foreligge i våd form, og som har fibrøs karakter. Som et sådant udgangsmateriale kan der 10 eksempelvis henvises til et fiberpulpmateriale, således som det anvendes eksempelvis til bakker og kartoner til emballering af skøre og ømfindlige genstande såsom frugt, blomster, æg og genstande eksempelvis af glas. Pulpmaterialet består da T reglen af en opslæmmet, fibrøs cellulose.

15 Det er kendt i dette øjemed at anvende en fremstil lingsteknik, ved hvilken udgangsmaterialet i form af en pulp, ved en afsætningsproces anbringes mod den konturgivende yderside af en form, som er permeabel for at lade et luftformigt arbejdsmedium ved en sugeeffekt påvirke materialet 20 igennem formens materiale og derved suge materialet i kontur på formen.

Formålet med opfindelsen er at angive, hvorledes denne, i sig selv hensigtsmæssige fremstillingsteknik kan anvendes ikke alene til fremstilling af forholdsvis små og 25 lette genstande, men også til fremstilling af store, forholdsvis tunge, og særdeles bæredygtige elementer, der udmærker sig ved en formstabilitet, som i væsentlig grad er baseret på en tilsvarende tykkelse af det på det formgivende underlag afsatte materialelag. Sammenlignet hermed er materi-30 aletykkelsen ved de nævnte små og lette genstande ret ringe, og den i praksis fornødne stivhed tilvejebringes i reglen ved en bevidst udformning af vægpartier, der eksempelvis danner støtter for de nævnte genstande, idet væggene frembringer et forholdsvis stift, samlet emne ved indbyrdes at afstive 35 hinanden.

Det angivne formål opnås ifølge opfindelsen ved, at DK 168020 B1 2 der af det fluidiserede cellulosefiberråstof fremstilles en pulp, som under anvendelse af et langfibret udgangsmateriale har forbedrede afvandingsegenskaber, at denne pulp påføres underlaget i en sådan mængde, og at påsugningen foretages 5 styret på en sådan måde, at der på underlaget ved påsugningen afsættes et fiberråstof lag med så stor en tykkelse, at denne tilvejebringer den for genstanden ønskede formstabilitet, hvorefter genstanden færdiggøres.

GB-patentskrift nr. 1.589.077 omhandler en formstøb-10 ning af genstande, der er sammensat af dele med forskellig tykkelse, hvilket opnås ved, at koncentrationen af støbeformens sugehuller, som skal fjerne væskefasen fra en fiberhol-dig suspension, varieres fordelt over formoverfladen.

SE-fremlæggelsesskrift nr. 324.498 omhandler en netdug 15 med et varieret maskemønster til tilvejebringelse af variationer af vægtykkelsen af genstande, som støbes ved påsugning af en fiberholdig masse på netdug.

US-patentskrift nr. 3.325.349 omhandler foranstaltninger til styring af den til fremstilling af en bestemt 20 genstand fornødne pulpmængde ved at formindske tykkelsen af visse dele af genstanden. I dutte øjemed gøres der brug af en specifik perforering af den anvendte sugeform.

US-patentskrift nr. 2.079.667 omhandler foranstaltninger, der tilstræber en ensartet lagtykkelse af den støbte 25 genstand, hvilket skal opnås ved hjælp af en speciel udformning af den anvendte støbeform.

I modsætning til denne kendte teknik er det væsentlige for opfindelsen at anvende en pulp, der kan afvandes særlig nemt, så at en væsentlig forøget tykkelse af det afsatte 30 fiberråstoflag er tilvejebragt ved en forøgelse af pulpmassens væskeafgivelsesevne, hvilket igen er opnået ved anvendelse af et langfibret udgangsmateriale.

Herved vil det være muligt under udnyttelse af den ovennævnte fremstillingsteknik også at fremstille bæredygtige 35 elementer såsom lastepaller og byggeelementer, som i modsætning til de nævnte emballageeksempeler kan udvise forholdsvis DK 168020 B1 3 jævne og glatte yder flader, og som i sig selv udviser en stor formstabilitet. Afsætningen af et fiberråstof lag med den definerede tykkelse betyder, at der ved det til påsug-ningen anvendte undertryk i fiberråstoflaget kan tilveje-5 bringes en materialetæthed, der er størst ved den yderside af materialelaget, som vender mod formfladen, og som vil virke forstærkende, idet den ligger i afstand fra den afsatte genstands gennemgående midterplan.

10 Eksempel

Som udgangsmateriale anvendes der i eksemplet "returpapir", der har et stort, i eksemplet ca. 80% indhold af cellulosefibre med en længde op til 3,5 mm (nåletræ), ca.

18% kortere fibre, samt ca. 2% småpartikler.

15 Ved en tørproces-behandling f.eks. i en shredder, efterfulgt af en tørproces-behandling i en hammermølle gennemføres en løsnen af udgangsmaterialets fiberstruktur i dennes bestanddele, hvilket kontrolleres eksempelvis ved valg af hulstørrelse og lysningsareal af et i hammermøllen 2 0 indbygget sold.

De således frilagte fibre tilføres doseret til en pulper, således som den er kendt fra papirfabrikationen, og hvori de behandles i ca. 3 minutter, og den deraf resulterende pulp er da færdig til påføring på det formgivende 25 underlag. Denne behandlingstid udgør ca. 10-20% af den behandlingstid, som må anvendes for fremstillingen af en færdig pulp af samme udgangsmateriale, som ikke er blevet underkastet den nævnte tørproces-behandling.

Ved den beskrevne samlede behandling bliver der opnået 30 en væsentlig forbedring af afvandingsegenskaberne, idet afvandingshastigheden under påsugningen af pulpen på det formgivende underlag blev forøget 4 gange i forhold til en påsugningsproces gennemført med en pulp, der er fremstillet uden anvendelse af den forudgående tørproces-behandling.

35 Forøgelsen af afvandingshastigheden medfører, at også produkter, der med henblik på formstabilitet skal have DK 168020 B1 4 en stor masse, f.eks. et pladeemne på 1,2 x 0,8 m og en vægt på 3 kg, har kunnet fremstilles ved en påsugningstid på 30 sekunder.

Under udnyttelse af lagtykkelsen af den således frem-5 stillede genstand kan dennes formstabilitet som angivet i krav 2 også forøges ved, at der fordelt over fiberråstof laget i dette tilvejebringes én eller flere variationer i lagtykkelsen ved, at påsugningseffekten under en fælles påsug-ningsproces for den til hele genstandens fremstilling for-10 nødne fiberpulpmængde varieres tilsvarende lokalt. På denne måde vil der under én og samme arbejdsoperation, dvs. fiberråstoffets afsætning på det formgivende underlag kunne formes både den for genstanden ønskede endelige yderside, og under udnyttelse af materialelagets tykkelse en formstabiliteten 15 øgende formgivet struktur i selve det genstanden dannende materialeemne. En sådan struktur vil som angivet i krav 3 eksempelvis kunne udformes som et sammenhørende strukturmønster med en i forhold til de øvrige områder af genstanden større lagtykkelse.

20 En hensigtsmæssig måde til gennemførelse af fremgangs måden ifølge opfindelsen er angivet i krav 4 og er ejendommelig ved, at der til påsugning af en let afvandelig pulp af fiberråstoffet i den ønskede tykkelse anvendes en for et luftformigt, ved et undertryk virksomt arbejdsmedium gen-25 nemtrængelig form, som har en for arbejdsmediet gennemtræn-gelig formflade, hvis permeabilitet er afpasset efter tykkelsen af det fiberråstoflag, som skal af lej res ved påsugning af pulpen på denne flade.

Herved kan der opnås et sådant samspil mellem pulpens 30 af vandelighed, og formfladens påsugningsevne, at også elementer med en som følge af den ønskede formstabilitet stor fiberlagtykkelse kan fremstilles rationelt.

Til opnåelse af lokale variationer i lagtykkelsen af elementets fiberråstoflag kan der som angivet i krav 5 an-35 vendes en form, hvis formflade har en permeabilitet, der varierer i overensstemmelse med lagtykkelsen af henholdsvis DK 168020 B1 5 den eller de lokale variatoner af, eller det sammenhørende strukturmønster af det ved påsugning på formfladen afsatte, let afvandelig fiberpulplag.

Dette betyder, at afsætningen af fiberråstof på form-5 fladen vil være forskellig alt efter selve denne flades permeabilitet, hvorved påsugningseffekten vil variere lokalt, således at der ved områder, hvor formfladens permeabilitet er ringe, vil ske en formindsket afsætning af fiberråstof på formfladen, medens afsætningen vil være stor i områder, 10 hvor formfladens permeabilitet er stor.

Til fremstilling af en pulp, der skal være let afvandelig, kan der som angivet i krav 6 som fiberråstof anvendes et udgangsmateriale, der indeholder lange fibre, og som forarbejdes til en pulp ved anvendelse dels af en udslagning 15 i en pulper, dels af en forudgående, separat, styret tørfor-maling, ved hvilken udgangsmaterialet opdeles i doserbare mængder og findeles i sine fibre, hvorefter genstanden fremstilles af den således dannede pulp.

Anvendelsen af en pulper som et væsentligt bearbejd-20 ningstrin af fiberråstofferne til dannelse af en pulp, hvoraf de ønskede genstande skal fremstilles, sker bl.a. i tilfælde, hvor fiberråstofferne modtages som tørre masser i baller, eksempelvis som papiraffald.

I pulperen fremkaldes en kraftig hvirveldannelse, 25 hvorved materialets enkeltdele gnider mod hinanden, og derved bliver findelt, hvorved råstofferne opdeles i fibre.

Især ved heterogent materiale såsom affalds- eller genbrugspapir må der regnes med, at denne opdeling foregår successivt, således at de fibre, der frigøres først, udsættes 30 for en yderligere, væsentlig bearbejdning fremfor de senere frigjorte fibre. Med andre ord vil bearbejdningen i pulperen i sit forløb således være ukontrolleret, og derved uensartet. Nævnte yderligere bearbejdning medfører, at både formalingsgraden (°SR-Schopper-Riegler), og dermed slimdannelsen i 35 pulperen forøges, hvilket har en negativ indflydelse på den senere afvanding af den af pulpen fremstillede genstand, DK 168020 B1 6 samt forøger krympningen af genstanden under afvandingen og tørringen af dennes materiale.

Ved fremgangsmåden ifølge krav 6 opnås, at der til pulperen i det mindste delvis tilføres et fiberråstofmate-5 riale, hvis fibre allerede i en væsentlig grad er opdelt i enkeltfibre, hvorfor de er mere umiddelbart og samtidig modtagelige for den i pulperen tilvejebragte selvformalings-påvirkning og sammenblandingseffekt. Idet pulperen forarbejder et mere ensartet råstofmateriale, kan også den i pulperen 10 ved selvformaling tilvejebragte formalingsgrad styres til at være mere ensartet, og den føromtalte binding af vand i den fra pulperen afgående pulp vil dermed være bedre styrbar.

Samme fremgangsmåde vil imidlertid også medføre andre fordele, som er særlig værdifulde ved genanvendelse af pa-15 piraffald.

Genbrugs-papiraffald forefindes i mange forskellige kvaliteter og sorteringer. Underkastes dette materiale forud for udslagningen i pulperen en separat, styret tørformaling, vil man ofte kunne anvende en dårligere, og dermed billigere 20 materialekvalitet, end hvis opdelingsprocessen udelukkende blev gennemført som en udslagning i pulperen.

Det ligger inden for opfindelsens rammer at gennemføre den nævnte forudgående, separate tørformaling som en flertrinsproces, hvorved man på særlig effektiv måde vil kunne 25 opdele udgangsmaterialet i doserbare mængder.

På denne måde vil eksempelvis også et affaldspapirmateriale, som indeholder plast, vådstærkt papir, plastlamineret karton og papir, i ønsket omfang kunne opdeles i fibre og andre partikler. Opdelte bestanddele, der ikke er papir, 30 kan da forud for tilførselen til pulperen frasepareres, eller også vil disse bestanddele, da de foreligger i findelt stand, kunne indgå i den efterfølgende produktionsproces.

Ved en udførelsesform for den nævnte fremgangsmåde kan et, en separat, styret tørformaling underkastet lang-35 fibret udgangsmateriale tilsættes en allerede i pulperen dannet pulp og underkastes en fælles tidsbegrænset udslagning DK 168020 B1 7 med denne.

På denne måde kan der produceres en genstand, hvis fibermateriale dels hovedsagelig er bundet ved hydrogene fiberbindinger, dels har fået iblandet i luft suspenderet 5 fibermateriale, til hvis binding der i reglen anvendes lim.

Det har vist sig, at man på denne måde kan give afkald på en traditionel, fuldstændig hydrogen binding af hele pulpen, hvilket betyder, at afvandingen, og dermed produktionstiden for genstanden kan afkortes væsentligt. Endvidere giver 10 metoden mulighed for en nøje kontrol med de for genstanden ønskede stabiliserende styrkeegenskaber, idet disse vil kunne styres nøje ved tilsætning af lim.

Disse fordele er af væsentlig betydning for en rationel" og dermed økonomisk industriel fremstilling også af 15 store, formstabile genstande ved anvendelse af den beskrevne påsugningsteknik.

En i flere trin opdelt tørformaling vil eksempelvis kunne gennemføres ved anvendelse af en flængemaskine, også kaldet shredder, efterfulgt af en behandling i en hammermøl-20 le, som således kan modtage materialet fra shredderen i doserbare mængder, og som udsætter materialet for en yderligere findelingspåvirkning, før det, om ønsket ligeledes i specielt doserbare mængder, tilføres pulperen til den egentlige udslagningsbearbejdning.

25 Den ovennævnte separate, styrede tørformaling af fiberråstofferne forud for deres udslagning i pulperen åbner ligeledes muligheden for medanvendelse af genbrugs-affaldspapir i tilfælde, hvor de genstande, der skal fremstilles, skal være krympefrie og målfaste. Et udgangsmateriale med 30 et højt indhold af træholdige fibre medfører mindre krympning, end hvis fibrene var cellulosefibre. Det har vist sig, at der ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen til et træholdigt papirråmateriale endda kan tilsættes en væsentlig mængde prisbilligt genbrugs-affaldspapir, her-35 under papaffald, som ikke nødvendigvis er træholdigt, idet der i pulperen på grund af den forudgående separate, styrede DK 168020 B1 8 tørformaling af råmaterialet vil kunne fremstilles en pulp, som ikke medfører nogen uønsket krympning af de fremstillede genstande.

Det er i princippet kendt til fremstilling af gen-5 stande af et fluidiseret fiberråstof at anvende hjælpestoffer i form af fyldstoffer og kemikalier, samt bindemidler. Hjælpestofferne bestemmer, hvorvidet de fremstillede genstande skal være mere eller mindre stærke, hårde og transparente, eller svage, bløde og sugende. Den foreliggende opfindelse 10 medfører også fordele i forbindelse med anvendelsen af sådanne hjælpestoffer.

Opdelingen af fremstillingsprocessen i flere fremstillingstrin giver nemlig forøget mulighed for at tilsætte hjælpestofferne på forskellige stadier af den samlede frem-15 stillingsproces. Den som følge af den for opfindelsen ejendommelige bearbejdning opnåede åbne struktur af den endelige pulp gør endda denne i forøget grad tilgængelig for hjælpestofferne, således at eksempelvis et bindemiddel kan påføres mere eller mindre integrerende i de fremstillede genstandes 20 overflade til tilvejebringelse af en forøget vægstyrke. Tilsætningen af hjælpestofferne under den forudgående separate, styrede tørformaling vil på særlig god måde kunne fremme en særdeles ensartet fordeling af hjælpestofferne i den fremstillede fibermasse. Naturligvis kan hjælpestofferne 25 også stadig tilsættes i pulperen.

Det ligger endvidere inden for opfindelsens rammer, at udslagningen i pulperen gennemføres som en i afhængighed af den forudgående separate formaling styret forarbejdningsproces. Med andre ord kan den i pulperen tilvejebragte grad 30 af selvformaling tilpasses efter graden af den formaling, som alt efter forholdene er blevet gennemført ved det eller de forudgående formalingstrin. Eksempelvis kan en papirpulp, der i pulperen er opdelt til en normalt, ved selvformaling tilvejebragt formalingsgrad på 60“SR (Schopper-Riegler), 35 tilsættes et ved tørformaling tilvejebragt fibermateriale, hvorefter blandingen bearbejdes i pulperen i yderligere 5 i l DK 168020 Bl 9 minutter. Genstande fremstillet af en sådan blandingspulp kan gives en særlig stor tykkelse, porøsitet og permeabili tet. Dette betyder, at produkterne kan have gode afvandingsegenskaber, og derfor kan fremstilles også med store godstyk-5 kelser.

En til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillet let afvandelig pulp muliggør problemløst en ensartet tilførsel af fibersuspensionen over formen, selv i tilfælde af fremstillingen af genstande med stor vægtykkelse.

10 Affaldspapir, også kaldet returpapir, kan være meget sammensat, og indeholde fibre med mange forskellige læng der. Alligevel har det vist sig, at gennemsnitsfiberlængden er så stor, at de ovenfor anførte især afvandingsmæssige og strukturelle fordele kan opnås, når dette papirmateriale 15 indgår i fremstillingsprocessen.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil kunne anvendes til forarbejdning også af såkaldt virgin-materiale.

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af formstabile genstande ved afsætning af et fluidiseret cellulosefiberrå-stof på et formgivende underlag ved påsugning af en pulp af 5 fiberråstoffet på dette underlag, kendetegnet ved, at der af det fluidiserede fiberråstof fremstilles en pulp, som under anvendelse af et langfibret udgangsmateriale har forbedrede afvandingsegenskaber, at denne pulp påføres underlaget i en sådan mængde, og at påsugningen foretages 10 styret på en sådan måde, at der på underlaget ved påsugningen afsættes et fiberråstof lag med så stor en tykkelse, at denne tilvejebringer den for genstanden ønskede formstabilitet, hvorefter genstanden færdiggøres.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendete g-15 net ved, at der fordelt over fiberråstof laget i dette tilvejebringes én eller flere variationer i lagtykkelsen ved, at påsugningseffekten under en fælles påsugningsproces for den til hele genstandens fremstilling fornødne fiber-pulpmængde varieres tilsvarende lokalt.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendeteg net ved, at afsætningen af fiberråstoffet med en til den ønskede formstabilitet svarende tykkelse tilvejebringes som et sammenhørende strukturmønster med en i forhold til de øvrige områder af genstanden større lagtykkelse.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at der til påsugning af en let afvandelig pulp af fiberråstoffet i den ønskede tykkelse anvendes en for et luftformigt, ved et undertryk virksomt arbejdsmedium gennemtrængelig form, som har en for arbejds-30 mediet gennemtrængelig formflade, hvis tykkelse er afpasset efter tykkelsen af det fiberråstoflag, som skal aflejres ved påsugning af pulpen på denne flade.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet 35 ved, at der anvendes en form, hvis formflade har en permeabilitet, der varierer i overensstemmelse med lagtykkelsen i DK 168020 Bl af henholdsvis den eller de lokale variationer af, eller det ønskede sammenhørende strukturmønster af det ved påsug-ning på formfladen afsatte, let afvandelige fiberpulplag.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående 5 krav, kendetegnet ved, at der som fiberråstof anvendes et udgangsmateriale, der indeholder lange fibre, og som forarbejdes til en pulp ved anvendelse dels af en udslagning i en pulper, dels af en forudgående, separat, styret tørformaling, ved hvilken udgangsmaterialet opdeles 10. doserbare mængder og findeles i sine fibre, hvorefter genstanden fremstilles af den således dannede pulp.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at den forudgående separate tørformaling gennemføres som en flertrinsproces.

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 6 og 7, kendetegnet ved, at et en separat, styret tørformaling underkastet langfibret udgangsmateriale tilsættes i doserede mængder til en allerede i pulperen dannet pulp og underkastes en fælles tidsbegrænset udslagning med denne.

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 6-8, kendetegnet ved, at der foretages en tilsætning af hjælpestoffer under den dannede pulps videreanvendelse.