EP2143554A1 - Verfahren zum Aufschluss von Lignozellulosen zu Faserstoffen - Google Patents

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EP2143554A1
EP2143554A1 EP08012508A EP08012508A EP2143554A1 EP 2143554 A1 EP2143554 A1 EP 2143554A1 EP 08012508 A EP08012508 A EP 08012508A EP 08012508 A EP08012508 A EP 08012508A EP 2143554 A1 EP2143554 A1 EP 2143554A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pulp
press
fiber
die
weight
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08012508A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Naundorf
Werner Sitzmann
Stephan Sternowsky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amandus Kahl GmbH and Co KG
Original Assignee
Amandus Kahl GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Priority to EP09777105.9A priority patent/EP2300221B8/de
Priority to TR2019/09437T priority patent/TR201909437T4/tr
Priority to PL09777105T priority patent/PL2300221T3/pl
Priority to PCT/EP2009/005021 priority patent/WO2010003685A2/de
Priority to US13/003,099 priority patent/US8608095B2/en
Priority to AU2009268287A priority patent/AU2009268287A1/en
Priority to RU2011104698/02A priority patent/RU2462320C1/ru
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/228—Extrusion presses; Dies therefor using pressing means, e.g. rollers moving over a perforated die plate
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means

Definitions

  • the invention relates to a process for the digestion of lignocellulosic materials into fibrous materials and to a process for the further processing of these fibrous materials.
  • lignocelluloses are comminuted to produce and insulation materials, to reinforcements or fillers, to cardboard or to fuels, either to chips or to fibrous materials.
  • the thin and mostly curved fibers gain in increasing economic importance compared to the straight, stiff and highly elastic chips, because they have better processing properties and the products made with them are superior.
  • the most important machines for defibering the lignocelluloses are grinding stones, twin-screw extruders and cone or disc refiners.
  • the fiberizing disruption is mainly due to shearing stress between the two grinding discs arranged in parallel and profiled on the inside with ribs, one of which is arranged rigidly and the other rotates at high speed.
  • the lignocelluloses flow as an aqueous-flowable mass after the radial Entry into the refiner through the increasingly narrowing gap between the grinding discs to the outside.
  • the lignocelluloses are split by shear forces successively to fibers with high to very high fineness.
  • the decomposition of lignocelluloses with refiners results in fibrous materials that are poorly refined internally because the defibration process is mainly due to shear stress.
  • the high porosity in the fibers is therefore largely retained.
  • admixed substances such as binder and / or water repellent, distributed mainly on the surface of the fibers.
  • the pore volume of the fibers contains gases after the water has dried.
  • the pores in the fibers reduce the strength of the fibers, and they degrade the compression properties of the pulp z.
  • As in the production of fiber materials by compression molding because the trapped in the pores gases increase the compression resistance and reinforce the re-expansion after the pressure relief of the pressed material. The latter can even lead to the destruction of the material by expansion cracks.
  • the pore volume also favors the damage of the products by the penetration of water and / or microorganisms.
  • the object of the invention is the development of a method for the digestion of lignocelluloses with improved and also flexibly adjustable properties, which is characterized by a small number of process stages and low heat and electrical energy requirements and in which no heavily polluted wastewater from a cooking process incurred.
  • this object is achieved in that the lignocellulosic materials are disrupted in admixture with fiber improvers in the surface wet state with a flat pellet pellet press to a pulp with significantly reduced internal porosity and rolled into the fiber center Faserverêtungsstoffen.
  • fiber-improving substances is understood here to mean substances which not only promote broadening and comminution of the material, but are reactive substances which give the Graz materials better properties. They have a modifying, changing, ennobling effect. The refining of the fibers takes place during the exclusion in the pellet press and above all during the drying and / or storage.
  • wet surface state is meant a state in which the water content is about 5 to 15% higher than the saturation water content. This in turn indicates the moisture content that has in a raw material, if its inner pore volume is completely filled with water, but no additional surface moisture is present. All brown coal from different opencast mines or from different seams in an opencast mine, every type of wood or straw and also the same wood of different ages each have their “saturation water content” depending on the material and pore structure. That's why this size is resource-specific. These saturation moisture contents are a minimum requirement for the formation of high quality pulps in the pellet press. In the reduction of partially or strongly pre-dried lignocelluloses with pellet presses, a "spanish" comminution product is always produced.
  • flat die pellet presses are used, in which a high and specifically variable pre-pressure is set on the press rolls can.
  • This can be effected for example by adjustable compression springs or with a hydraulic system.
  • the flat die pelleting press is advantageously suitable for the defibering process, because the pressing force in the narrowest gap between the flat die and the press roll is concentrated on a very small line surface, the so-called press seam. This allows, by the form, for example, reinforced with the hydraulic system, the setting of particularly high and at the same time selectively adjustable specific pressing pressures in the squeeze seam.
  • the high compressive stress of the material in the narrow pressure seam between a flat surface and the rounded surface of the press roller causes a concertina-like spreading of the lignocelluloses to individual fiber bundles, because in the lignocellulosic the tensile strength perpendicular to the fiber direction is substantially lower than in the fiber direction and the pressed material in which can dodge both sides of the squeeze expanding pressing chambers.
  • the feedstock must be in the form of a surface-moist solid mixture because the lignocelluloses soften due to the high water content, which allows the splitting process into fiber bundles.
  • the surface-moist state is also necessary because the lignocelluloses only then have the necessary compressive plasticity, which makes it possible for a lateral squeezing out of the substance from the press nip and thus the dissolution into individual fiber bundles. If the lignocelluloses are too dry, then they are completely drawn without alternate flow in the narrowest press nip, embrittled there by high pressure compression and discharged as a solid film or in the form of chip-shaped material.
  • the feed material must not be too moist, because otherwise it is under Pressure assumes the property of a dispersed in water solid and escapes any press compaction in the press nip between the flat die and the Kollerwalzen by premature flow away. The feed would then drain without precompaction and without splitting into fiber bundles quickly through the holes of the flat die.
  • the flat die pelleting press is also advantageously suitable for the production of high-quality fibrous materials from lignocelluloses, because the feedstock is compacted not only with relatively high, but selectively adjustable specific pressing pressures in the narrowest press nip, but the pulping process is realized by a rolling load stress rolling over the material several times , This allows the production of highly compacted low-pore fibers without weakening by local overpressing of the solid, because the compression process is realized by the multiple rolling over of the goods by the press rolls successively and thus gentler.
  • the flat-matrix pellet press has the advantage over the ring-matrix pellet press that the pug rollers can not roll on the flat die without friction, since a relative movement between the surface of the pusher roll is close to the axis and flat die press takes place in a direction opposite to the direction of relative movement in the edge region of the flat die press.
  • the type of fiber-improving substances depends on the field of application of the fibers to be produced and the properties to be fulfilled.
  • Suitable fiber-improving substances are substances which ultimately impart the desired properties during the pulping process in the flat-matrix pelleting press and / or thereafter to the fibers by physical and / or chemical reactions and by partial filling of internal pore volume.
  • the fiber improvers may be solutions, liquids and / or dispersed solids. The quality-forming reactions take place between the resulting pulp and the fiber improvers or some ingredients of both substances as well as partially in the fiber improvers itself.
  • the perforated disc pellet presses are therefore also advantageous for the digestion of lignocelluloses to high-quality fibrous materials with flexibly adjustable properties, because part of the active digestion organs consists of a flat die with a large number of holes whose opening width, shape and distance can be selected within large ranges , Due to the large number of holes in the flat disc, high throughput rates are possible. Furthermore, damage to the fibers by mechanical overstress is avoided by the hole openings, because the fibers are discharged after reaching the required fineness through the hole openings. The timely discharge is made possible by the high plasticity of the surface moist pulping material.
  • the hole openings are designed so that their on resistance prevents too fast discharge of the material from the digestion space and at the same time a mechanical overuse of the fibers is avoided by too slow discharge.
  • the distance between the holes, the format and the opening width of the holes and the die thickness can be used to adjust the intensity of the digestion and reaction process so that the given fiber quality is achieved.
  • the holes in the flat die are an important reason why the pulp can be opened up without the risk of overstraining with the high specific pressing pressures in the press seams.
  • Their opening width may be between about 2 to about 15 mm, depending on the desired fiber quality.
  • the length and the geometry of the hole channels are to be designed so that no high displacement resistance, which would lead to pelletization occur.
  • the digestion material is discharged as a moist bonded brittle mass.
  • the pulp is always discharged primarily through the holes of the flat die.
  • a further increase in the throughput capacity of the digestion machine is possible by a supplementary discharge of a portion of the pulping material via an obliquely placed edge rifle.
  • the flat die pelleting press is also advantageous for the pulping process because it allows the press rolls to be directly driven. In this way it is ensured that the feed material is digested by the required rolling overrolling stress. For press rolls without direct drive, such. As with ring die presses, there is a risk that the roller without slippage slide without self-rotation over the moist good without genuine fiberizing effect.
  • the most important reasons for the high quality of the produced fibers and for the flexibly adjustable properties are the strong reduction of the pore volume in the fibers as well as the modifying effect of the fiber improvers.
  • the type of fiber improver depends on the field of application of the fibers. The number of suitable substances is therefore very large. As fiber improvers z. B. lignite, black peat, Cement slaked lime, gypsum and / or ash mixtures, acids, salt solutions, pitches, bitumens, waxes, resins, glues and a large number of starch-, sugar- and / or protein-rich natural substances miscuited with water.
  • the pulp is discharged from the flat pellet pellet press as a more or less strongly bonded product with a high water content.
  • the Austragsgut can z. B. as a pulp for the production of silage, as pre-digested feed or for the production of fiber materials by the wet hot pressing process can be used directly.
  • an aftertreatment by drying and / or by loosening comminution is required. Drying sets the final water content required for further processing of the pulp.
  • many important reactions between the pulp and the fiber improvers and / or in the fiber pulp are initiated or enhanced and completed by the heating of the material during drying and by the removal of water. By loosening acting comminution bonds, Zwickel viten and positive connections between the fibers are dissolved.
  • high-quality fibers with flexibly adjustable properties such. High binding rate, high drying rate, improved digestion properties, high water resistance, optional high resistance to biodegradation or acceleration of microbiological conversion reactions, high mixing stability, improved compression properties by reduction of compression resistance and reduction of elastic reexpansion after press release, conversion of hydrophilic to hydrophobic Fabrics, high structural strength, low glue requirement, increased soil fertility, u. a. m. From the fibers z. B. even then high-quality fiber materials are produced when the fineness of the fibers is lower than in the use of Refinermaschinestoffen.
  • the new digestion process for the production of fibrous materials from lignocelluloses is in addition to the already mentioned advantages compared to the other Zerfaserungsclar by low electrical energy consumption of ⁇ 50%, low heat energy requirement, low number of process stages and no attack of polluted wastewater by the Elimination of pressure boiling before the digestion process.
  • the addition and mixing of the lignocelluloses or the lignocellulosic materials with the appropriate fiber improvers can take place in the form of solutions, liquids and / or dispersed solids in the weight ratio dependent on the application of the pulp and a water supply, so that a total of a wet surface mix arises.
  • the refining effect of the fiber improvers can be realized by physical and / or chemical reactions between the newly formed fibers and the fiber improver or between ingredients of both feeds, by reactions in the fiber enhancers and by the partial filling of pore volumes in the fibers.
  • a pellet press in which the rolling rollers not only roll on the die, but are provided with its own drive. This can be done via the drive of the rotary motion (king shaft) or via its own drive motors.
  • the discharge of the material to be pulped from the flat pelletizing pellet press can be done in an advantageous embodiment, not only through the holes in the die, but also over the edge of the flat die press, which is expediently provided there with an edge guard.
  • the moist and bonded fibrous materials discharged from the flat-matrix pellet press are expediently processed by storage and / or drying and / or loosening comminution into a fibrous material having a cotton-like structure.
  • the loosening comminution of the bonded pulp to a pulp with cotton-like structure after predrying to moisture contents of w ⁇ 50% mechanical vortex mixers disc mills, pin mills, impact mills, impact mills or beater mills with one or two rotors can be used.
  • the drying and loosening of the pulp can simultaneously z. B. be performed with dryers that are equipped with mechanical loosening devices.
  • the material thus produced can be dried with less energy consumption, since the initial moisture content is lower than with the use of refiners.
  • the pulp can then be pressed, in particular into pellets, strands, plates or the like.
  • the product thus produced can then be used in many ways, depending on the composition. Applications include materials and materials, building materials, reinforcements or fillers, cardboard, pore-forming or fuels.
  • pellet presses with smooth or profiled (grooved) surfaces of the pug mill rolls and / or dies can be used.
  • Fig. 1 the principle of a pellet press is shown in which rolling on a flat die 1 2 rolling rollers 2, which are acted upon in the direction of arrow 3 with a compressive force.
  • the muller rolls 2 are thereby unrolled by the rotation of the king shaft 9 in the direction of arrow 4 on the die 1.
  • the Good 7 is abandoned in the direction of arrows 6, pressed through holes of the die 1 and exits at the bottom of the same and is divided by a scraper 5.
  • part of the material at 8 can also emerge via an edge guard over the edge of the die 1.
  • Fig. 2 the holes 10 of the die 1 are shown, through which the material 7 is pressed.
  • the squeeze 12 denotes the point at which the roller 2 touches the die 1 or comes closest to it.
  • the material deviates here in the direction of the arrows 11 from the squeeze 12 outward, as far as it is not pressed through the holes 10, which causes the intense shear stress of the material.
  • the hole channel has a cylinder length of 5 mm in the upper part. Thereafter, the channel expands to a diameter of 6 mm.
  • the round holes are not milled on top.
  • the pressure in the hydraulic system is up to 200 bar.
  • the pulping process in the flat die pelleting press produces a pulp which, as a bonded mass without pellet formation, is discharged through the holes in the flat die.
  • a fine pulp is available whose fibers consist of an irreversible composite of wood and lignite.
  • the new wood / carbon fibers are characterized by very good compression and binding properties as well as high resistance to microorganisms and macroorganisms.
  • the fibers are hydrophobic in contrast to pure wood fibers.
  • the wood / carbon fiber floats at least 4 months on the water, in contrast to Refinermaschinestoff.
  • the processing into fiber materials produces solid and water-resistant end products.

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Abstract

Das Verfahren zum Aufschluss von Lignozellulosen enthaltenden Materialien zu Faserstoffen, zeichnet sich dadurch aus, dass die Lignozellulosen enthaltenden Materialien im Gemisch mit Faserverbesserungsstoffen im oberflächenfeuchten Zustand mit einer Flachmatrizen-Pelletpresse zu einem Faserstoff mit verringerter innerer Porosität und eingewalzten Faserverbesserungsstoffen aufgeschlossen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschluss von Lignozellulosen enthaltenden Materialien zu Faserstoffen und ein Verfahren zur Weiterverarbeitung dieser Faserstoffe.
  • Lignozellulosen werden vor ihrer Verarbeitung zu Werk- und Dämmstoffen, zu Bewehrungs- oder Füllstoffen, zu Kartonagen oder zu Brennstoffen entweder zu Spänen oder zu Faserstoffen zerkleinert. Die dünnen und zumeist gekrümmten Faserstoffe gewinnen im Vergleich zu den geraden, steifen und stark elastischen Spänen eine zunehmende wirtschaftliche Bedeutung, weil sie bessere Verarbeitungseigenschaften haben und die mit ihnen hergestellten Produkte höherwertig sind.
  • Die wichtigsten Maschinen zur Zerfaserung der Lignozellulosen sind Schleifsteine, Doppelschneckenextruder sowie Kegel- oder Scheibenrefiner. Gegenwärtig dominieren die Doppelscheibenrefiner. Beim Doppelscheibenrefiner erfolgt der zerfasernde Aufschluss hauptsächlich durch Scherbeanspruchung zwischen den beiden parallel angeordneten und innenseitig mit Rippen profilierten Mahlscheiben, von denen eine starr angeordnet ist und die andere mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Beim Aufschlussprozess strömen die Lignozellulosen als wässrig-fließfähige Masse nach dem radialen Eintrag in den Refiner durch den sich zunehmend verengenden Spalt zwischen den Mahlscheiben nach außen. Dabei werden die Lignozellulosen durch Scherkräfte sukzessive zu Fasern mit hoher bis sehr hoher Feinheit aufgespalten.
  • Wichtige Nachteile der benannten Zerfaserungsmaschinen sind niedrige Durchsatzleistungen und/oder hoher Elektroenergiebedarf. Das gegenwärtig dominierende Refinerverfahren hat zudem den Nachteil, dass die Zerfaserung von härteren Lignozellulosen, wie z. B. Holz, erst dann möglich ist, wenn der Rohstoff zuvor durch einen Kochprozess bei hohen Drücken von etwa 10 bis 20 bar und Temperaturen von etwa 160 bis 220°C hydrothermal aufgeweicht wird. Dafür wird teure Apparatetechnik und viel Wärmeenergie benötigt. Des Weiteren fallen bei der notwendigen Entwässerung der Faserpülpe große Mengen an belastetem Abwasser an.
  • Beim Aufschluss der Lignozellulosen mit Refinern entstehen Faserstoffe, die innerlich wenig veredelt sind, weil der Zerfaserungsprozess hauptsächlich durch Scherbeanspruchung erfolgt. Die hohe Porosität in den Fasern bleibt deshalb weitgehend erhalten. Außerdem werden beigemischte Stoffe, wie z. B. Binde- und/oder Hydrophobierungsmittel, hauptsächlich auf die Oberfläche der Fasern verteilt. Im Porenvolumen der Fasern befinden sich nach der Abtrocknung des Wassers Gase. Die Poren in den Fasern verringern die Festigkeit der Fasern, und sie verschlechtern die Kompressionseigenschaften des Faserstoffes z. B. bei der Herstellung von Faserwerkstoffen durch Pressverdichtung, weil die in den Poren eingeschlossenen Gase den Verdichtungswiderstand erhöhen und die Rückexpansion nach der Druckentlastung des gepressten Werkstoffes verstärken. Letzteres kann sogar zur Zerstörung des Werkstoffes durch Expansionsrisse führen.
  • Das Porenvolumen begünstigt zudem die Schädigung der Produkte durch das Eindringen von Wasser und/oder von Mikroorganismen.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zum Aufschluss von Lignozellulosen mit verbesserten und zudem flexibel einstellbaren Eigenschaften, das sich zugleich durch eine geringe Anzahl an Prozessstufen sowie niedrigen Wärme- und Elektroenergiebedarf auszeichnet und bei dem keine stark belasteten Abwässer aus einem Kochprozess anfallen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Lignozellulosen enthaltenden Materialien im Gemisch mit Faserverbesserungsstoffen im oberflächenfeuchten Zustand mit einer Flachmatrizen-Pelletpresse zu einem Faserstoff mit wesentlich verringerter innerer Porosität und bis in die Fasermitte eingewalzten Faserverbesserungsstoffen aufgeschlossen werden.
  • Unter "Faserverbesserungenstoffen" werden hier Stoffe verstanden, die nicht nur die Verbreiterung und Zerkleinerung des Materials fördern, sondern reaktionsfähige Stoffe sind, die den Grazer Stoffen bessere Eigenschaften verleihen. Sie wirken modifizierend, verändernd, veredelnd. Die Veredelung der Fasern erfolgt während des Ausschlusses in der Pelletpresse und vor allem auch danach während der Trocknung und/oder Lagerung.
  • Unter "oberflächenflächenfeuchter Zustand" wird dabei ein Zustand verstanden, bei dem der Wassergehalt ungefähr 5 bis 15% höher ist als der Sättigungswassergehalt. Dieser wiederum gibt den Feuchtegehalt an, den in ein Rohstoff hat, wenn sein inneres Porenvolumen vollständig mit Wasser ausgefüllt ist, aber keine zusätzliche Oberflächenfeuchte vorliegt. Alle Braunkohlen aus unterschiedlichen Tagebauen oder aus verschiedenen Flözen in einem Tagebau, jede Holz- oder Strohart und auch gleiche Hölzer mit unterschiedlichem Alter haben jeweils ihren von der Stoff- und Porenstruktur abhängigen "Sättigungswassergehalt". Deshalb ist diese Größe rohstoffspezifisch. Diese Sättigungsfeuchtegehalte sind für die Ausbildung von hochwertigen Faserstoffen in der Pelletpresse eine Mindestbedingung. Bei der Verkleinerung von teilweise oder stark vorgetrockneten Lignozellulosen mit Pelletpressen entsteht immer hauptsächlich ein "spanartiges" Zerkleinerungsprodukt.
  • Dies ist auch bei einem vorbekannten Verfahren der Fall ( EP 0 143 415 ). Dort wird nämlich das zerkleinerte Produkt unmittelbar nach der zerkleinerung in einer ersten Pelletpresse in einer weiteren Pelletpresse zu Pellets verarbeitet, was bedingt, dass das Material von Anfang an nur eine sehr geringe Feuchte haben kann, da sonst in den Bohrungen der Matrizen der zweiten Pelletpresse kein Druck aufgebaut werden kann, der für die Herstellung von wenigstens halbwegs festeren Pellets erforderlich ist. Außerdem würde bei einem hohen Wassergehalt infolge der Erwärmung in der zweiten Pelletpresse dieses beim Austreten aus den Presskanälen, in denen hoher Druck herrscht, schlagaartig verdampfen, was zu unannehmbaren Rissen der Pellets und dazu führen würde, dass diese leicht zerfallen oder insbesondere bei der weiteren Handhabung zerbröckeln.
  • Für den Aufschlussprozess werden Flachmatrizen-Pelletpressen verwendet, bei denen auf die Presswalzen ein hoher und gezielt veränderbarer Vordruck eingestellt werden kann. Dies kann zum Beispiel durch einstellbare Druckfedern oder mit einer Hydraulikanlage bewirkt werden. Die Flachmatrizen-Pelletpresse ist für den Zerfaserungsprozess vorteilhaft geeignet, weil die Presskraft im engsten Spalt zwischen der Flachmatrize und der Presswalze auf eine sehr kleine Linienfläche, der sogenannten Pressnaht, konzentriert wird. Das ermöglicht, durch den Vordruck z.B. mit der Hydraulikanlage verstärkt, die Einstellung besonders hoher und zugleich gezielt einstellbarer spezifischer Pressdrücke in der Pressnaht. Die hohe Druckbeanspruchung des Gutes in der schmalen Pressnaht zwischen einer flachen Fläche und der gerundeten Fläche der Presswalze bewirkt eine ziehharmonikaähnliche Aufspreizung der Lignozellulosen zu einzelnen Faserbündeln, weil bei den Lignozellulosen die Zugfestigkeit senkrecht zu der Faserrichtung wesentlich geringer als in der Faserrichtung ist und das Pressgut in die sich beidseitig zur Pressnaht erweiternden Pressräume ausweichen kann.
  • Das Aufgabegut muss den Zustand eines oberflächenfeuchten Feststoffgemisches haben, weil die Lignozellulosen durch den hohen Wassergehalt aufweichen, was den Aufspaltungsprozess zu Faserbündeln ermöglicht. Der oberflächenfeuchte Zustand ist zudem auch deshalb erforderlich, weil die Lignozellulosen erst dann die notwendige Druckplastizität haben, die für ein seitliches Herausquetschen des Stoffes aus dem Pressspalt und damit das Auflösen zu einzelnen Faserbündeln überhaupt erst ermöglicht. Wenn die Lignozellulosen zu trocken sind, dann werden sie ohne Ausweichströmung vollständig in den engsten Pressspalt eingezogen, dort durch Hochdruckverdichtung versprödet und als feste Folie oder in Form von spanförmigem Gut ausgetragen. Andererseits darf das Aufgabegut nicht zu feucht sein, weil es sonst unter Druck die Eigenschaft eines in Wasser dispergierten Feststoffes annimmt und sich jeglicher Pressverdichtung im Pressspalt zwischen der Flachmatrize und den Kollerwalzen durch vorzeitiges Wegfließen entzieht. Das Aufgabegut würde dann ohne Vorverdichtung und ohne Aufspaltung zu Faserbündeln schnell durch die Löcher der Flachmatrize abfließen.
  • Die Flachmatrizen-Pelletpresse ist für die Herstellung von hochwertigen Faserstoffen aus Lignozellulosen auch deshalb vorteilhaft geeignet, weil das Aufgabegut nicht nur mit relativ hohen, aber gezielt einstellbaren spezifischen Pressdrücken im engsten Pressspalt verdichtet wird, sondern der Aufschlussprozess durch eine mehrfach das Gut überrollende Wälzdruckbeanspruchung realisiert wird. Das ermöglicht die Herstellung von stark verdichteten porenarmen Fasern ohne Schwächung durch lokales Überpressen des Feststoffes, weil der Verdichtungsprozess durch das mehrfache Überrollen des Gutes durch die Presswalzen sukzessive und damit schonender realisiert wird.
  • Durch die mehrfache Wälzdruckbeanspruchung des Aufgabegutes mit hohen, aber gezielt einstellbaren spezifischen Pressdrücken wird zudem erreicht, dass die zugemischten Faserverbesserungsstoffe unter den feucht-pastösen Milieubedingungen sukzessive in das innere Porenvolumen der zunehmend dünner werdenden Faserbündel eingepresst werden und eine weitgehend durchgängige Vermischung bis zur Fasermitte gelingt.
  • Die Flachmatrizen-Pelletpresse hat dabei gegenüber der Ringmatrizen-Pelletppresse den Vorteil, dass die Kollerrollen nicht ohne Reibung auf der Flachmatrize abrollen können, da nahe der Achse eine Relativbewegung zwischen Kollerrollenoberfläche und Flachmatrizenpresse in einer Richtung stattfindet, die der Richtung der Relativbewegung im Randbereich der Flachmatrizenpresse entgegengesetzt ist.
  • Die Art der Faserverbesserungsstoffe ist vom Einsatzgebiet der herzustellenden Faserstoffe und den dabei zu erfüllenden Eigenschaften abhängig. Als Faserverbesserungsstoffe sind Substanzen geeignet, die während des Aufschlussprozesses in der Flachmatrizen-Pelletpresse und/oder danach den Fasern durch physikalische und/oder chemische Reaktionen sowie durch partielles Ausfüllen von innerem Porenvolumen letztlich die angestrebten Eigenschaften verleihen. Die Faserverbesserungsstoffe können Lösungen, Flüssigkeiten und/oder dispergierte Feststoffe sein. Die qualitätsbildenden Reaktionen laufen zwischen dem entstehenden Faserstoff und den Faserverbesserungsstoffen bzw. einigen Inhaltsstoffen beider Stoffe sowie teilweise auch in den Faserverbesserungsstoffen selbst ab. Die erforderliche Intensität und die Tiefenwirkung der Reaktionen in den Fasern wird nur durch den gemeinsamen Aufschluss von Lignozellulosen und Faserverbesserungsstoffen in der Flachmatrizen-Pelletpresse unter den Bedingungen der anhaltenden intensiven Wälzdruckbeanspruchung und das für die Reaktionen erforderliche wässrige Milieu erreicht.
  • Für die Durchführung des Aufschlussprozesses in der Lochscheiben-Pelletpresse sind erhöhte Guttemperaturen nicht verfahrensbedingt notwendig, aber vorteilhaft. Mit steigender Guttemperatur werden der Aufschluss- und der Durchtränkungsprozess der Fasern erleichtert und die auflaufenden Reaktionen intensiviert.
  • Die Lochscheiben-Pelletpressen sind auch deshalb für den Aufschluss von Lignozellulosen zu hochwertigen Faserstoffen mit flexibel einstellbaren Eigenschaften vorteilhaft geeignet, weil ein Teil der aktiven Aufschlussorgane aus einer Flachmatrize mit einer großen Anzahl von Löchern besteht, deren Öffnungsweite, Form und Abstand innerhalb großer Bereiche wählbar sind. Durch die große Anzahl von Löchern in der Flachscheibe werden hohe Durchsatzleistungen möglich. Des Weiteren wird durch die Lochöffnungen eine Schädigung der Fasern durch mechanische Überbeanspruchung vermieden, weil die Fasern nach dem Erreichen der erforderlichen Feinheit durch die Lochöffnungen ausgetragen werden. Der rechtzeitige Austrag wird durch die hohe Plastizität des oberflächenfeuchten Aufschlussgutes ermöglicht. Die Lochöffnungen werden so gestaltet, dass ihr Durchlasswiderstand einen zu schnellen Austrag des Gutes aus dem Aufschlussraum verhindert und zugleich eine mechanische Überbeanspruchung der Fasern durch zu langsamen Austrag vermieden wird. Durch den Abstand zwischen den Löchern, durch das Format und durch die Öffnungsweite der Löcher sowie durch die Matrizenstärke kann die Intensität des Aufschluss- und Reaktionsprozesses so eingestellt werden, dass die vorgegebene Faserqualität erreicht wird. Die Löcher in der Flachmatrize sind ein wichtiger Grund dafür, dass das Aufschlussgut ohne Gefahr der Überbeanspruchung mit den hohen spezifischen Pressdrücken in den Pressnähten aufgeschlossen werden kann. Ihre Öffnungsweite kann in Abhängigkeit von der gewünschten Faserqualität zwischen etwa 2 bis etwa 15 mm betragen. Des Weiteren sind die Länge und die Geometrie der Lochkanäle so zu gestalten, dass keine hohen Verschiebewiderstände, die zur Pelletbildung führen würden, auftreten. Das Aufschlussgut wird als feucht verklebte Bröckelmasse ausgetragen.
  • Das Aufschlussgut wird immer vorrangig durch die Löcher der Flachmatrize ausgetragen. Eine weitere Erhöhung der Durchsatzleistung der Aufschlussmaschine ist durch einen ergänzenden Austrag eines Teiles des Aufschlussgutes über ein schräg gestelltes Randwehr möglich.
  • Mit Flachmatrizen-Pelletpressen wird auch deshalb ein intensiver Aufschluss der Lignozellulosen bei gleichzeitig hoher Durchsatzleistung erreicht, weil sich die Presswalzen oder Kollerrollen mit hoher Geschwindigkeit von etwa 2,1 - 2,6 m/sec auf der mittleren Kreisbahn bewegen und die Pressen in Abhängigkeit von ihrer Baugröße mit 2 bis 5 Presswalzen bestückt sind. Des Weiteren haben die größten Pressen eine große altive Matrizenfläche von etwa 6.000 cm2.
  • Die Flachmatrizen-Pelletpresse ist für den Aufschlussprozess auch deshalb vorteilhaft geeignet, weil bei ihr die Presswalzen direkt angetrieben werden können. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Aufgabegut durch die erforderliche überrollende Wälzdruckbeanspruchung aufgeschlossen wird. Bei Presswalzen ohne direkten Antrieb, wie z. B. bei Ringmatrizenpressen, besteht die Gefahr, dass die Kollerwalze ohne Eigenrotation schlittenartig über das feuchte Gut ohne echte Zerfaserungswirkung rutschen.
  • Die wichtigsten Gründe für die hohe Qualität der hergestellten Faserstoffe und für die flexibel einstellbaren Eigenschaften sind die starke Reduzierung des Porenvolumens in den Fasern sowie die modifizierende Wirkung der Faserverbesserungsstoffe. Die Art der Faserverbesserungsstoffe ist vom Einsatzgebiet der Faserstoffe abhängig. Die Anzahl der geeigneten Stoffe ist deshalb sehr groß. Als Faserverbesserungsstoffe sind z. B. Weichbraunkohlen, Schwarztorf, mit Wasser angemaischte Zement-Löschkalk-, Gips- und/oder Aschebreie, Säuren, Salzlösungen, Peche, Bitumina, Wachse, Harze, Leime sowie eine große Anzahl an stärke-, zucker- und/oder eiweißreichen Naturstoffen geeignet.
  • Das Aufschlussgut wird aus der Flachmatrizen-Pelletpresse als ein mehr oder weniger stark verklebtes Gut mit hohem Wassergehalt ausgetragen. Das Austragsgut kann z. B. als Faserstoff für die Herstellung von Silagen, als voraufgeschlossener Futterstoff oder für die Herstellung von Faserwerkstoffen nach dem nassen Heißpressverfahren direkt genutzt werden. Bei anderen Anwendungsfällen ist eine Nachbehandlung durch Trocknung und/oder durch auflockernd wirkende Zerkleinerung erforderlich. Durch die Trocknung wird der für die Weiterverarbeitung des Faserstoffes erforderliche Endwassergehalt eingestellt. Des Weiteren werden durch die Aufheizung des Gutes bei der Trocknung sowie durch den Wasserentzug viele wichtige Reaktionen zwischen dem Faserstoff und den Faserverbesserungsstoffen und/oder in dem Faserverbesserungsstoff ausgelöst oder verstärkt und abgeschlossen. Durch die auflockernd wirkende Zerkleinerung werden Verklebungen, Zwickelbrücken und formschlüssige Verbindungen zwischen den Fasern aufgelöst. Bei der Trocknung des erfindungsgemäß behandelten Materials tritt der Vorteil auf, dass z.B. Holz nach der mechanischen Bearbeitung schneller trocknet, da das Wasser nicht mehr in Zellen eingeschlossen ist.
  • Für die auflockernd wirkende Nachzerkleinerung sind z. B. mechanische Wirbelmischer, Scheibenmühlen, Stiftmühlen, Schlagplattenmühlen und Schlägermühlen mit einem oder zwei Rotoren geeignet. Für die Trocknung sind z. B. Konvektionstrockner mit mechanischen Auflockerungselementen am besten geeignet.
  • Durch das beschriebene Aufschlussverfahren entstehen hochwertige Faserstoffe mit flexibel einstellbaren Eigenschaften, wie z. B. hohes Bindevermögen, hohe Trocknungsgeschwindigkeit, verbesserte Verdauungseigenschaften, hohe Wasserbeständigkeit, wahlweise hohe Resistenz gegen biologischen Abbau oder Beschleunigung der mikrobiologischen Umwandlungsreaktionen, hohe Mischungsstabilität, verbesserte Kompressionseigenschaften durch Verringerung des Verdichtungswiderstande und durch Reduzierung der elastischen Rückexpansion nach der Pressdruckentlastung, Umwandlung von hydrophilen zu hydrophoben Stoffen, hohe Strukturfestigkeit, geringen Leimbedarf, Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit, u. a. m. Aus den Faserstoffen können z. B. selbst dann hochwertige Faserwerkstoffe hergestellt werden, wenn die Feinheit der Faserstoffe geringer als bei der Verwendung von Refinerfaserstoffen ist.
  • Das neue Aufschlussverfahren für die Herstellung von Faserstoffen aus Lignozellulosen zeichnet sich zusätzlich zu den schon benannten Vorteilen im Vergleich zu den anderen Zerfaserungsverfahren durch niedrigen Elektroenergiebedarf von ≤50 %, niedrigen Bedarf an Wärmeenergie, geringe Anzahl an Prozessstufen und durch keinen Anfall von belastetem Abwasser durch den Wegfall der Druckkochung vor dem Aufschlussprozess aus.
  • Weitere Vorteile des Verfahrens sind die Robustheit der Flachmatrizen-Pelletpresse gegenüber harten Fremdstoffen. Der Maschinenverschleiß ist niedrig, weil bei der Gutbeanspruchung durch rotierende Presswalzen der Verschleiß durch Reibung gering ist. Die Fremdstoffe werden durch die Presswalzen entweder zerdrückt oder ausgetragen, weil die Presswalzen bei Überbelastung nach oben ausweichen. Das Verfahren ist für die Herstellung von Faserstoffen aus rezenten und/oder fossilen Lignozellulosen in Form von Braunkohlenxylit oder Faserstoff geeignet.
  • Die Beifügung und Vermischung der Lignozellulosen bzw. der Lignozellulosen enthaltenden Materialien mit den geeigneten Faserverbesserungsstoffen kann in Form von Lösungen, Flüssigkeiten und/oder dispergierten Feststoffen in dem vom Anwendungsfall der Faserstoffe abhängigen Masseverhältnis und einer Wasserzuführung, damit insgesamt ein oberflächenfeuchtes Mischgut entsteht, erfolgen.
  • Die veredelnde Wirkung der Faserverbesserungsstoffe kann durch physikalische und/oder chemische Reaktionen zwischen den neu entstehenden Fasern und dem Faserverbesserungsstoffen bzw. zwischen Inhaltsstoffen beider Aufgabegüter, durch Reaktionen in den Faserverbesserungsstoffen sowie durch das partielle Ausfüllen von Porenvolumina in den Fasern realisiert werden.
  • Durch die flexible Einstellung der Aufschlussbedingungen und durch die Art und den Anteil der Faserverbesserungsstoffe können hochwertige Faserstoffe mit den jeweils erforderlichen Eigenschaften wie z. B. verbesserten Trocknungs- und/oder Verdauungs- und/oder Binde- und/oder Kompressionseigenschaften und/oder mit hoher Mischungsstabilität und/oder je nach Bedarf mit hoher Resistenz gegenüber biologischem Abbau bzw. mit verbesserten Eigenschaften für schnelle mikrobiologische Umwandlungsreaktionen erzeugt werden.
  • Vorteilhafterweise wird eine Pelletpresse verwendet, bei der die Kollerrollen nicht nur auf der Matrize abrollen, sondern mit einem eigenen Antrieb versehen sind. Dieser kann über den Antrieb der Drehbewegung (Königswelle) oder über eigene Antriebsmotoren erfolgen.
  • Der Austrag des Aufschlussgutes aus der Flachmatrizen-Pelletpresse kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform nicht nur durch die Löcher in der Matrize erfolgen, sondern auch über den Rand der Flachmatrizenpresse, die dort zweckmäßigerweise mit einem Randwehr versehen ist.
  • Als Flachmatrize wird eine solche mit einer von der zu erzielenden Faserqualität abhängigen Lochgeometrie hinsichtlich Format, Öffnungsweite, Lochabstand und Lochkanallängsgeometrie sowie mit einer Matrizenstärke gewählt, die eine intensive Wälzdruckverdichtung ohne Schädigung der Fasern, hohe Durchsatzleitungen und den Gutaustrag im lockeren Zustand ohne Bildung fester Pellets gestattet
  • Die Faserverbesserungsstoffe werden vorteilhafterweise einzeln oder zu mehreren zugleich aus den folgenden Materialien ausgewählt:
    1. a) 5 bis 60 Gew.-% Weichbraunkohlen mit lagerstättenabhängigen Sättigungswassergehalten von 50 bis 60 %
    2. b) 10 bis 40 Gew.-% Zement (trocken) nach Befeuchtung zu Mörtel
    3. c) 1 bis 40 Gew.-% Löschkalk (trocken) nach Befeuchtung zu Mörtel
    4. d) 5 bis 40 Gew.-% Gips (trocken) nach Befeuchtung zu Mörtel
    5. e) 5 bis 50 Gew.-% Kraftwerksfilteraschen (trocken) nach Nassaufschlussmahlung zu einer Mörtelmasse
    6. f) 5 bis 60 Gew.-% Magerquark oder quarkreiche Veredlungsprodukte
    7. g) 5 bis 25 Gew.-% eiweißreiche Extraktionsschrote von Ölsaaten (trocken) nach Nassaufschlussmahlung zu einer feindispersen Masse und/oder durch Kochen der breiigen Masse
    8. h) 3 bis 15 % Gew.-% Stärke bzw. stärkereiche Rohstoffe (trocken) nach Aufschluss zu Kleistern oder nach Dünnkochung
    9. i) 1 bis 15 % Gew.-% Zucker oder zuckerreiche Rohstoffe nach Auflösung
    10. j) 1 bis 15 Gew.-% natürliche oder synthetische Leime
    11. k) 0,5 bis 10 Gew.-% Paraffine und/oder Bitumina, Peche, Wachse, Harze nach ihrer Verflüssigung
    12. l) Feinkörnige oder flüssige Nährstoffe, Mineralsalze und/oder Vitamine in Art und Menge nach dem Bedarf des Anwendungsfalles
    13. m) Salz zur Herstellung von Faserstoffen für Silagen
    14. n) 1 bis 20 Gew.-% Säuren und/oder Salze mit konservierender Wirkung
    15. o) Düngestoffe hinsichtlich Anteil und Art nach Bedarf des Einsatzgebietes
    16. p) Ton- und Lehmmineralien im vom Anwendungsfall abhängigen Anteilen.
  • Zweckmäßigerweise werden zur Weiterverarbeitung die aus der Flachmatrizen-Pelletpresse ausgetragenen feuchten und verklebten Faserstoffe durch Lagerung und/oder Trocknung und/oder auflockernd wirkende zerkleinerung zu einem Faserstoff mit watteähnlicher Struktur verarbeitet. Dabei können für die auflockernde Zerkleinerung des verklebten Faserstoffes zu einem Faserstoff mit watteähnlicher Struktur nach einer Vortrocknung auf Feuchtegehalte von w ≤50 % mechanische Wirbelmischer, Scheibenmühlen, Stiftmühlen, Schlagnasenmühlen, Schlagplattenmühlen oder Schlägermühlen mit einem bzw. mit zwei Rotoren eingesetzt werden. Die Trocknung und Auflockerung des Faserstoffes kann gleichzeitig z. B. mit Trocknern durchgeführt werden, die mit mechanischen Auflockerungseinrichtungen ausgerüstet sind.
  • Das so erzeugte Material kann mit geringerem Energieverbrauch getrocknet werden, da die Ausgangsfeuchte geringer ist als bei der Verwendung von Refinern. Der Faserstoff kann dann verpresst werden, insbesondere zu Pellets, Strängen, Platten oder dergleichen. Das so erzeugte Produkt kann dann vielfältig je nach Zusammensetzung verwendet werden. Anwendungsmöglichkeiten sind z.B. Werk- und Dämmstoffe, Baumaterialien, Bewehrungs- oder Füllstoffe, Kartonagen, Porenbbildner oder Brennstoffe.
  • Je nach Anwendung können Pelletpressen mit glatten oder profilierten (geriffelten) Oberflächen der Kollerrollen und/oder Matrizen verwendet werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die folgenden Eigenschaften erreicht bzw. eingestellt werden:
    • Feinheit und Lange der Fasern ist variabel einstellbar
    • die Intensität der Verdichtung des inneren Porenvolumens
    • stärkere Oder verminderte Hygroskopizitat (WasseraufnahmevermOgen) der Faserstoffe
    • Resistenz der Faserstoffe gegen Abbau durch Mikroorganismen
    • Adhasionseigenschaften der Faseroberfl&chen gegenüber Leimen oder anderen Bindestoffen kann nach Bedarf eingestellt werden
    • Besonders gute Kompressionseigenschaften der Faserstoffe z. B bei der Pressverdichtung zu Werkstoffen (geringer Widerstand der Fasern bei der Pressverdichtung und keine Rückexpansion nach der Pressverdichtung)
    • Hohe Stabilität von Mischgutern (keine Entmischung z. B. bei Faserstoffen, die als Futterstoffe verwendet werden). Feste Einbindung von z. B. Vitaminen, Mineralien, Schroten, Mehlen, Salzen in die Fasern
    • Beschleunigung des Silierprozesses (Zerfaserung der Lignozellulosen bei Zugabe von Salz und evtl. anderen Hilfsstoffen)
    • Deutliche Verbesserung der Trocknungseigenschaften gegenüber Spänen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäß verwendeten Pelletpresse; und
    Fig. 2
    eine Draufsicht in Richtung des Zylinderachse der Kollerrolle der Pelletpresse der Fig. 1.
  • In Fig. 1 ist das Prinzip einer Pelletpresse gezeigt, bei der auf einer Flachmatrize 1 Kollerrollen 2 abrollen, die in Richtung des Pfeils 3 mit einer Druckkraft beaufschlagt werden. Die Kollerrollen 2 werden dabei durch die Drehung der Königswelle 9 in Richtung des Pfeiles 4 auf der Matrize 1 abgerollt. Das Gut 7 wird in Richtung der Pfeile 6 aufgegeben, durch Bohrungen der Matrize 1 gedrückt und tritt an der Unterseite derselben aus und wird durch einen Abstreicher 5 zerteilt. Im Unterschied zum normalen Betrieb einer Pelletpresse kann ein Teil des Gutes bei 8 auch über ein Randwehr über den Rand der Matrize 1 austreten.
  • In Fig. 2 sind die Bohrungen 10 der Matrize 1 gezeigt, durch die das Material 7 gedrückt wird. Die Pressnaht 12 bezeichnet die Stelle, an der die Kollerrolle 2 die Matrize 1 berührt bzw. derselben am nächsten kommt. Das Material weicht hier in Richtung der Pfeile 11 von der Pressnaht 12 nach außen, aus soweit es nicht durch die Bohrungen 10 gedrückt wird, was die intensive Scherbeanspruchung des Materials bewirkt.
    • Beispiel 1
  • Herstellung des Aufgabegutes für den Aufschlussprozess durch Vermischen von 60 Gew.-% Holzhackschnitzel aus Fichtenholz mit einem Sättigungswassergehalt von w = 58 % und 40 Gew.-% Weichbraunkohle mit einer Körnung von 0 - 20 mm und einem Sättigungswassergehalt von w = 54 %. Weitere Befeuchtung des Rohstoffgemisches bei der Vermischung im Eirichmischer mit Wasser bis zum Erreichen des stark oberflächenfeuchten Zustandes des Mischgutes von w = 62 %. Aufschluss des Mischgutes mit einer Flachmatrizen-Pelletpresse, die mit einer Flachmatritze mit 4 mm-Rundlöchern und einer Stärke von 20 mm bestückt ist. Die Rundlöcher in der Matrize haben zueinander einen äquidistanten Abstand von 4 mm. Der Lochkanal hat im oberen Teil eine Zylinderlänge von 5 mm. Danach erweitert sich der Kanal auf einen Durchmesser von 6 mm. Die Rundlöcher sind oberseitig nicht eingefräst. Der Druck in der Hydraulikanlage beträgt bis zu 200 bar. Durch den Aufschlussprozess in der Flachmatrizen-Pelletpresse entsteht ein Faserstoff, der als verklebte Masse ohne Pelletbildung durch die Löcher der Flachmatrize ausgetragen wird. Das Aufschlussgut wird bis zum oberflächenfeuchten Zustand auf Wassergehalte von etwa w=45 bis 50 % vorgetrocknet und danach mit einer Schlagnasenmühle mit einem 4 mm-Austragssieb aus Conidurblech zu einem lockeren Faserstoff mit watteähnlicher Struktur dispergiert. Nach der Resttrocknung des Faserstoffes auf einen Wassergehalt von w = 10 % steht ein Feinfaserstoff zur Verfügung, dessen Fasern aus einem irreversiblen Verbund von Holz und Weichbraunkohle besteht. Die neuen Holz/Kohle-Fasern zeichnen sich durch sehr gute Kompressions- und Bindeeigenschaften sowie durch hohe Resistenz gegenüber Mikro- und Makroorganismen aus. Die Fasern sind im Gegensatz zu reinen Holzfasern hydrophob. Der Holz/Kohle-Faserstoff schwimmt im Gegensatz zu Refinerfaserstoff mindestens 4 Monate auf dem Wasser. Bei der Verarbeitung zu Faserwerkstoffen entstehen feste und wasserbeständige Endprodukte.
    • Beispiel 2
  • Vermischung von 75 Gew.-% Holzspänen mit Spanlängen von 5 bis 20 mm und mit einem Sättigungswassergehalt von w = 54 % und 25 Gew.-% Zement (trocken) nach dessen Befeuchtung zu Mörtel mit einem Eirichmischer bei gleichzeitiger Zuführung von Wasser bis zur Einstellung des oberflächenfeuchten Zustandes des Mischgutes von w = 61 %. Aufschluss des Mischgutes mit einer Flachmatrizen-Pelletpresse unter den im Beispiel 1 benannten Bedingungen. 7 Tage Lagerung des feuchten Faserstoffes zum Abbinden des Zementes in den Fasern. Auflockerung des verklebten Faserstoffes mit einer Schlagnasenmühle mit 4 mm-Conidur-Austragssieb und Resttrocknung des Faserstoffes auf w = 20 % für die Herstellung von leimgebundenen Faserwerkstoffen.
    • Beispiel 3
  • Vermischung von 70 Gew.-% Holzhackschnitzel mit einem Sättigungswassergehalt von w = 57 % und 30 Gew.-% gehäckseltem und befeuchtetem Rapsstroh mit einem Sättigungswassergehalt von w = 68 %. Das Rapsstroh ist selbst eine Lignozellulose, es wirkt hier aber auch als Faserverbesserungsstoff. Aufschluss des Mischgutes mit einer Flachmatrizen-Pelletpresse unter den in Beispiel 1 benannten Bedingungen. Auflockerung des leicht verklebten Faserstoffes mit einem mechanischen Wirbelmischer. Aus dem feuchten Faserstoff entstehen bei Zusatz von nur 4 Gew.-% Harnstoff-Formaldehyd-Leim nach feuchten Heißpressverfahren mit Formtemperaturen von 180 bis 200°C besonders feste Werkstoffe, weil der Faserstoff durch die modifizierende Wirkung des Rapsstrohes ein hohes Eigenbindungsvermögen erlangt hat.
    • Beispiel 4
  • Gehäckselte Maispflanzen im Mischreifezustand mit einem Wassergehalt von w = 59 % und einem geringen Anteil Steinsalz (trocken) in aufgelöster Form werden vermischt. Gleichzeitig wird durch die Zumischung von Wasser der oberflächenfeuchte Zustand des Mischgutes mit w = 68 % eingestellt. Durch den Aufschluss mit der Flachmatrizen-Pelletpresse, die mit einer Matrize mit 15 mm-Rundlöchern bestückt ist, entsteht ein Faserstoff, der schneller durchgängig siliert und wegen des intensiven Aufschlusses der groben Maisstängel einen höheren Verdauungswert hat.
    • Beispiel 5
  • 98 Gew.-% Holzhackschnitzel mit einem Wassergehalt von w = 45 % und 2 Gew.-% Löschkalk (trocken), der zuvor in Wasser aufgelöst und dispergiert wird, werden vermischt. Durch zusätzliche Befeuchtung wird der oberflächenfeuchte Zustand von w = 61 % eingestellt. Die Löschkalklösung verstärkt durch seine alkalische Wirkung des Aufschluss des Holzes zu einem Faserstoff. Außerdem reagieren die Ca-Ionen während des Aufschlusses mit Holzinhaltsstoffen. Durch den Aufschluss der löschkalkhaltigen Holzhackschnitzel mit der Flachmatrizen-Pelletpresse, die mit einer Matrize mit 6 mm-Rundlöchern belegt ist, entsteht ein Faserstoff, der schnell trocknet. Die Trocknungsdauer verkürzt sich im Vergleich zu Holzspänen mit ähnlicher Spanlänge um 40 %. Der Faserstoff zeichnet sich zudem durch sehr gute Pelletiereigenschaften aus und die daraus hergestellten Pellets verbrennen besonders emissionsarm, weil die Pellets eine höhere Feuerstandsfestigkeit haben und der Löschkalk als Additiv wirksam wird.
    • Beispiel 6
  • 40 Gew.-% gehäckseltes Weizenstroh mit einem Wassergehalt von w = 18 % und 60 Gew.-% von den Zuckerrüben abgeköpfte Rübenblätter mit einem Wassergehalt von w = 76 % werden vermischt. Durch den Aufschluss des Mischgutes mit der Flachmatrizen-Pelletpresse unter den in Beispiel 1 benannten Prozessbedingungen entsteht unter der anhaltend einwirkenden Wälzdruckbeanspruchung ein oberflächenfeuchtes zerfasertes Aufschlussgut. Die breiartige Masse, die aus den Rübenblättern entsteht, durchdringt die Strohfasern und wird von diesen vollständig ohne Absonderung von Flüssigkeit absorbiert. Es entsteht ein Stroh/Rübenblatt-Faserstoff, der schnell und ohne Ausbildung von Wassergehaltsspannen trocknet und gute Pelletiereigenschaften besitzt. Die Pellets sind ein hochwertiges und lagerfähiges Futtermittel.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Aufschluss von Lignozellulosen enthaltenden Materialien zu Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lignozellulosen enthaltenden Materialien im Gemisch mit Faserverbesserungsstoffen im oberflächenfeuchten Zustand mit einer Flachmatrizen-Pelletpresse zu einem Faserstoff mit verringerter innerer Porosität und eingewalzten Faserverbesserungsstoffen aufgeschlossen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Aufschluss des oberflächenfeuchten Materials durch eine hinsichtlich Intensität und Einwirkdauer gezielt einstellbare Wälzdruckbeanspruchung zu einem Faserstoff aus dünnen und überwiegend gekrümmten Fasern mit stark reduzierter innerer Porosität und mit bis in die Fasermitte eingewalzten Faserverbesserungsstoffen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollerrollen und/oder die Matrize der Flachmatrizenpresse durch einstellbare Federkraft beaufschlagt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Kollerrollen und/oder die Matrize der Flachmatrizenpresse durch einstellbaren Hydraulikdruck beaufschlagt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Vorzerkleinerung der ausgewählten rezenten und/oder fossilen Lignozellulosen auf eine Partikelgröße von ≤200 mm und vorzugsweise ≤50 mm sowie, falls erforderlich, Befeuchtung der Rohstoffe bis zum Erreichen der rohstoffspezifischen Sättigungswassergehalts.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pelletpresse Kollerrollen verwendet wird, die angetrieben werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrag des Aufschlussgutes aus der Flachmatrizen-Pelletpresse nicht nur durch die Löcher in der Matrize erfolgt, sondern zusätzlich über ein Randwehr.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für ein oder mehrere Fahrerverbesserungsstoffe verwendet werden, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind:
    a. 5 bis 60 Gew.-% Weichbraunkohlen mit lagerstättenabhängigen Sättigungswassergehalten von 50 bis 60 %
    b. 10 bis 40 Gew.-% Zement (trocken) nach Befeuchtung zu Mörtel
    c. 1 bis 40 Gew.-% Löschkalk (trocken) nach Befeuchtung zu Mörtel
    d. 5 bis 40 Gew.-% Gips (trocken) nach Befeuchtung zu Mörtel
    e. 5 bis 50 Gew.-% Kraftwerksfilteraschen (trocken) nach Nassaufschlussmahlung zu einer Mörtelmasse
    f. 5 bis 60 Gew.-% Magerquark oder quarkreiche Veredlungsprodukte
    g. 5 bis 25 Gew.-% eiweißreiche Extraktionsschrote von Ölsaaten (trocken) nach Nassaufschlussmahlung zu einer feindispersen Masse und/oder durch Kochen der breiigen Masse
    h. 3 bis 15 Gew.-% Stärke bzw. stärkereiche Rohstoffe (trocken) nach Aufschluss zu Kleistern oder nach Dünnkochung
    i. 1 bis 15 % Gew.-% Zucker oder zuckerreiche Rohstoffe nach Auflösung
    j. 1 bis 15 Gew.-% natürliche oder synthetische Leime
    k. 0,5 bis 10 Gew.-% Paraffine und/oder Bitumina, Peche, Wachse, Harze nach ihrer Verflüssigung
    l. feinkörnige oder flüssige Nährstoffe, Mineralsalze und/oder Vitamine in Art und Menge nach dem Bedarf des Anwendungsfalls
    m. Salz zur Herstellung von Faserstoffen für Silagen
    n.1 bis 20 Gew.-% Säuren und/oder Salze mit konservierender Wirkung
    o. Düngestoffe hinsichtlich Anteil und Art nach Bedarf des Einsatzgebietes
    p. Ton- und Lehmmineralien im vom Anwendungsfall abhängigen Anteilen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Nachbehandlung des aus der Flachmatrizen-Pelletpresse ausgetragenen feuchten und verklebten Faserstoffes durch Lagerung und/oder Trocknung und/oder auflockernd wirkende Zerkleinerung zu einem Faserstoff mit watteähnlicher Struktur.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die auflockernde Zerkleinerung des verklebten Faserstoffes zu einem Faserstoff mit watteähnlicher Struktur nach einer Vortrocknung auf Feuchtegehalte von w ≤50 % mechanische Wirbelmischer, Scheibenmühlen, Stiftmühlen, Schlagnasenmühlen, Schlagplattenmühlen oder Schlägermühlen mit einem bzw. mit zwei Rotoren eingesetzt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung und Auflockerung des Faserstoffes gleichzeitig z. B. mit Trocknern durchgeführt werden, die mit mechanischen Auflockerungseinrichtungen ausgerüstet sind.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dass der Faserstoff verpresst wird, insbesondere zu Pellets, Strängen, Platten oder dergleichen.
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