EP3084070B1 - Method for preparing grass or hay - Google Patents

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EP3084070B1
EP3084070B1 EP14825290.1A EP14825290A EP3084070B1 EP 3084070 B1 EP3084070 B1 EP 3084070B1 EP 14825290 A EP14825290 A EP 14825290A EP 3084070 B1 EP3084070 B1 EP 3084070B1
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EP
European Patent Office
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hay
grass
processing
fiber length
die
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    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/06—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by dry methods
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    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D21D1/34—Other mills or refiners

Definitions

  • the present invention relates to a process for the treatment of grass or hay for use as a substitute pulp, preferably in the paper industry.
  • grass is used as a filler for papermaking.
  • the grass is dried and comminuted to the extent that it can not contribute significantly to the strength in sheet formation, but as a cost effective organic filler both the surface properties and the opacity, i. the light-tightness of the paper sheet, positively influenced.
  • the raw material used in papermaking is usually pulp, waste paper or even a combination of both (in small quantities also still groundwood). Based on these available fibers, there is a desire to be able to use other fibers in the production of paper. Grass or hay as a third raw material could make a contribution here. Grass has all the basic properties required for pulp production and thus for paper production. In addition to the use of raw materials, various substances are added to the paper mill, depending on the requirements of the paper and the manufacturing process.
  • grass or hay is to be established as an additional raw material, it must be ensured that the requirements for the raw material for the production of the respective paper grade are met and a quality standard is ensured in the long term.
  • the pre-shredding by means of a bale breaker and / or shredder.
  • the pre-crushing can take place for example in a so-called Mahlbottich, the hay or grass is preferably comminuted to an average length between 120 mm and 10 mm.
  • This comminution is further preferably carried out by cutting the fibers, for example by means of a knife rotor, to the desired average length.
  • the harvest cut length of the grass or hay should preferably be no more than 120 mm to 100 mm and the moisture content of the hay should be greater than 0% to 15% during processing. Particularly preferably, the moisture content is between 8% and 10%. Furthermore, the hay should be free from mold and mold spores.
  • the grass is provided by cutting and harvesting meadow grass, sports and / or working grass, wherein especially in meadows the second or each further cut is particularly well suited, since in this case the tendency for knotting is reduced.
  • such grass has a higher protein content and is therefore preferred feed for animals.
  • the provision of grass, or in the dried form of hay, is today a normal part of a farm. Here, the grass is pressed after mowing and drying in different sized bales and stored dry.
  • the pulp is preferably fed by means of pneumatic conveyors of comminution and fibrillating grinding in a fiber mill.
  • the comminution and fibrillating grinding of the grass or hay is preferably carried out in a hammer mill for coarse fiber lengths, in a edge mill for medium fiber lengths and / or in a fine mill for short fiber lengths.
  • coarse fiber lengths have an average fiber length of between 10 mm and 3 mm
  • average fiber lengths have an average fiber length of between 3 mm and 0.5 mm
  • short fiber lengths have an average fiber length of less than 0.5 mm.
  • the edge mill has at least one, preferably three, pug rollers which continuously milled the pulp against a die, in particular a punch die.
  • the different grinding units also different matrices or screens are used, with which also the fiber length can be influenced.
  • the thus ground pulp is then defibered so that the compaction of the pulp caused by the grinding is released and the fibers are separated as much as possible.
  • This step is necessary in order to be able to screen or screen the pulp in the subsequent process stage, since otherwise a separation into different fiber lengths is not possible.
  • the fiberization and / or the separation of the fibers takes place after the grinding by means of profile rolling.
  • a roller frame with, for example, two opposing profile rollers is used, through the nip of the pulp is guided and the compacted pulp lumps are separated into individual fibers.
  • the pulp After fumigating the grass or hay, the pulp can be divided into at least three fiber-length fractions by means of a recirculating-air separator and / or eddy-current screening machine by means of viewing and / or sieving of the grass or hay, the coarse fraction having an average fiber length of between 10 mm and 3 mm average fraction has an average fiber length between 3 mm and 0.5 mm and the short fraction has an average fiber length less than 0.5 mm.
  • the pre-shredded and cleaned grass or hay is stored intermediately in a storage container before being sent for further comminution or grinding.
  • a storage container for example, have a capacity of several cubic meters and is used inter alia for buffering and a continuous supply of the grinding stage.
  • the removal of the pulp from the reservoir can also be done by means of a removal screw, wherein the transport of the pulp preferably takes place after the removal of the pulp by means of a pneumatic conveyor.
  • the feeding of the precut and cleaned grass or hay into the hammer mill, edge mill and / or fine mill takes place according to a further, particularly preferred embodiment of the present invention by means of a material dosing screw.
  • a material dosing screw When selecting the grinding unit such as the hammer mill, edge mill and / or fine mill is also to be considered that these not only shorten the fiber lengths, but also increase the surface of the grass or hay fibers such that an improved strength potential is provided. This surface enlargement of the fibers is achieved in particular by means of a defibrillating grinding of the aforementioned grinding units.
  • the fiber or grass or hay is pelleted after sifting and / or sieving the grass or hay by means of a pellet press.
  • a predetermined coarse fraction is discharged and preferably packaged in a separate filling station.
  • the transport of the crop and / or coarse material takes place after the sifting and / or sieving of the grass or hay, preferably by means of a conveying and / or mixing screw.
  • a conveying and / or mixing screw preferably by means of a conveying and / or mixing screw.
  • different fiber length fractions in particular coarse, medium and / or short fiber lengths of grass or hay, are mixed in predetermined proportions.
  • the grass or hay is moistened by means of a Wasserdosiersystems.
  • the production of the pellets is further carried out with a pellet press, in which the pulp is pressed by means of at least one pusher roll through a die, in particular a perforated die, to produce the pellets.
  • the pellets preferably have a basic cylindrical shape whose approximate circle diameter is between 40 mm and 2 mm, preferably between 20 mm and 3 mm, in particular between 10 mm and 4 mm, preferably about 8 mm or 4 mm.
  • the correspondingly shaped pellets are then carried out of the pellet press by means of a rotary valve and packed in a filling station, preferably in big bags.
  • the present invention also particularly includes the use of the corresponding pulp for the production of paper, board and / or board.
  • the basics of the process of processing grass or hay for use in papermaking, paperboard or board making are the requirements imposed by the end-user on the final product, i. the paper.
  • the initial situation is also determined by the quality and condition of the hay to be processed.
  • the paper has a high tensile strength, so must not fall below a certain fiber length in order to exploit the strength potential of the pulp as well as possible.
  • Different properties of the grass or hay fiber can be achieved by appropriate process steps.
  • FIG. 1 shows the process engineering process or the technique to be used for the treatment of grass or hay, taking into account the essential requirement parameters in paper production of the pulp to be used.
  • Grass is a commodity that is available in large quantities and, above all, regionally. Grass grows quickly and can therefore be harvested in Central Europe in two to five cuts per year.
  • the process comprises the preparation steps such as crushing, cleaning, cutting, milling, sifting, sieving, moistening and pelleting. It is not absolutely necessary to use all process steps in the preparation of the pulp and it is also possible to combine the individual process steps differently. Moreover, it is also possible to adjust the target sizes according to the requirement profile for paper production within the individual process step. For example, when cutting the pulp, this can be cut long, medium or short or in the As part of the grinding further shortened or fibrillating processed. Thus, the two process steps of cutting and grinding fundamentally differ from one another, so that the quality of the pulp to be produced can be influenced within a wide range.
  • FIG. 2 is the presentation off FIG. 1 added to the component of the starting material, ie the grass or hay.
  • the grass grass is preferably used from the second cut in the annual harvest, which should be free of mold, a residual moisture content of not more than 15% and which has a harvest usual cut length which is, for example, between 0.1 mm and 500 mm.
  • This grass or hay as described above, is fed to the process of processing grass or hay for the papermaking process.
  • hay was used, which was delivered in the form of two bundled hay bales.
  • This starting material contained long-fiber hay, ie with a fiber length of 50 to 80 mm, with dried hay fibers, a crude product moisture content of 9.3% and a bulk density of 0.07 kg / dm 3 .
  • the flow behavior can be characterized as difficult to flow.
  • the aim of the experiment was to produce evenly long fibers with the edge mill.
  • the ground hay should later be added to the paper.
  • the test result showed that the hay could be processed very well with the press type 33-390.
  • the press type 33-390 was used as a pug mill to crush the hay. In the partial experiment P 4, the hay could be disintegrated very evenly.
  • the partial experiment P 1 was carried out with a type 33-390 press, with a number of rollers of 2, a speed of 166 rpm and a speed of collapse of 2.28 m / s.
  • the die type 82112 was used, with a 1: 2.0 press ratio.
  • the feeding of the conveyor belt was done by shovels, after a material spread on the hall floor. Before pressing, the material had a moisture content of 9.3%, a temperature of 20 ° C. and a bulk density of 0.07 kg / dm 3 . After pressing, a moisture of 10.0%, a temperature of 59 ° C and a bulk density of 0.37 kg / dm 3 was measured.
  • the press was operated at a throughput of 180 kg / h. There was no cooling.
  • This sub-test P 1 showed a fluctuating press capacity (between 13 and 22 kW) due to the pulsating ejection of material through the pockets of the conveyor belt, a restless press run, partially pelleted and unstable compacts and a somewhat unevenly crushed product. The material was ejected into a big bag.
  • the sieve analysis of the final product shows FIG. 3 :
  • the particle size classes for smaller 1 mm are 31.2%, for the range between 1 mm and 2 mm for 32.6%, for the range between 2 mm and 3.15 mm for 20.1%, for the range between 3.15 mm and 4.0 mm at 8.8%, for the range between 4 mm and 5 mm at 5.5% and for larger 5 mm at 1.8%.
  • the cumulative grain classes are up to 1 mm at 31.2%, up to 2 mm at 63.8%, up to 3.15 mm at 83.9%, up to 4.0 mm at 92.7%, up to 5.0 mm at 98.2% and total at 100%.
  • the partial test A 3 was carried out, compared to A2, with a smaller gap of 0.8 mm (compared to 3.4 mm in A2). The other parameters were unchanged compared to sub-experiment A 2.
  • the sieve analysis of the final product shows FIG. 4 :
  • the particle size classes are smaller than 1 mm at 35.5%, for the range between 1 mm and 2 mm at 47.0%, for the range between 2 mm and 3.15 mm at 16.0%, for the range between 3.15 mm and 4.0 mm at 1.3%, for the range between 4 mm and 5 mm at 0.1% and for greater than 5 mm at 0.1%.
  • the cumulative grain classes are up to 1 mm at 35.5%, up to 2 mm at 82.5%, up to 3.15 mm at 98.5%, up to 4.0 mm at 99.8%, up to 5.0 mm at 99.9% and total at 100%.
  • the partial test P 4 was carried out with the same press as P 1.
  • the feeding of the conveyor belt took place, as in P 1, by shoveling.
  • a smaller bore diameter was used.
  • the material, as in P 1 had a moisture content of 9.3%, a temperature of 20 ° C. and a bulk density of 0.07 kg / dm 3 .
  • the particle size classes for the middle fraction are 24.6% for smaller 1 mm, 51.3% for the range between 1 mm and 2 mm, and 22.2% for the range between 2 mm and 3.15 mm greater 3.15 mm at 1.9%.
  • the cumulative grain classes are up to 1 mm at 24.6%, up to 2 mm at 75.9%, up to 3.15 mm at 98.1% and a total of 100%.
  • the light particle size classes are 45.6% for smaller 1 mm, 50.1% for the range between 1 mm and 2 mm, 4.2% for the range between 2 mm and 3.15 mm, and larger for the range between 2 mm and 3.15 mm 3.15 mm at 0.1%.
  • the cumulative grain classes are up to 1 mm at 45.6%, up to 2 mm at 95.7%, up to 3.15 mm at 99.9% and a total of 100%.
  • the present results indicate that a larger die leads to longer fibers and less homogeneity of the grain classes.
  • comminution with the roller mill is advantageous.
  • a smaller die reduces the fiber length, gives homogeneous fractions and may not require comminution by the mill.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Gras oder Heu für den Einsatz als Ersatzfaserstoff, vorzugsweise in der Papierindustrie.The present invention relates to a process for the treatment of grass or hay for use as a substitute pulp, preferably in the paper industry.

Verfahren zur Aufbereitung von Heu oder Gras für den Einsatz in der Papierindustrie sind bekannt. Dabei wird Gras unter anderem als Füllstoff für die Papierherstellung verwendet. Hierzu wird das Gras getrocknet und soweit zerkleinert, dass es keinen wesentlichen Beitrag zur Festigkeit bei der Blattbildung beitragen kann, aber als kostengünstiger organischer Füllstoff sowohl die Oberflächeneigenschaften als auch die Opazität, d.h. die Lichtdichtigkeit des Papierblattes, positiv beeinflusst.Processes for processing hay or grass for use in the paper industry are known. Among other things, grass is used as a filler for papermaking. For this purpose, the grass is dried and comminuted to the extent that it can not contribute significantly to the strength in sheet formation, but as a cost effective organic filler both the surface properties and the opacity, i. the light-tightness of the paper sheet, positively influenced.

Der Bereich der Papierherstellung umfasst ein großes Spektrum und umfasst u.a.:

  • Sehr feine Papiere im Bereich der Hygienepapiere mit Grammaturen von 17 Gramm pro Quadratmeter (g/m2);
  • Graphische Papiere mit Grammaturen von 60 bis 350 g/m2 für die Herstellung von z.B. Broschüren;
  • Braune Papiersorten mit Grammaturen von 120 bis 600 g/m2 zur Herstellung von Kartonagen und Verpackungen;
  • Schwere, einlagige Pappen mit Grammaturen von 500 bis zu 1400 g/m2.
The field of papermaking covers a wide range and includes:
  • Very fine papers in the field of sanitary papers with grammages of 17 grams per square meter (g / m 2 );
  • Graphic papers with grammages of 60 to 350 g / m 2 for the production of eg brochures;
  • Brown paper grades with grammages of 120 to 600 g / m 2 for the production of cardboard and packaging;
  • Heavy, single-ply boards with grammages from 500 up to 1400 g / m 2 .

Als Rohstoff wird in der Papierherstellung meist Zellstoff, Altpapier oder auch eine Kombination aus beiden verwendet (in geringen Mengen auch noch Holzschliff). Ausgehend von diesen verfügbaren Faserstoffen besteht der Wunsch, weitere Faserstoffe bei der Herstellung von Papier einsetzen zu können. Hierzu könnte Gras oder Heu als dritter Rohstoff einen Beitrag leisten. Gras verfügt über alle grundsätzlichen Eigenschaften, die zur Zellstoffherstellung und damit für die Papierproduktion notwendig sind. Neben dem Einsatz der Rohstoffe werden je nach Anforderungen an das Papier und dem Herstellungsverfahren der Papierfabrik unterschiedlichste Stoffe zugefügt.The raw material used in papermaking is usually pulp, waste paper or even a combination of both (in small quantities also still groundwood). Based on these available fibers, there is a desire to be able to use other fibers in the production of paper. Grass or hay as a third raw material could make a contribution here. Grass has all the basic properties required for pulp production and thus for paper production. In addition to the use of raw materials, various substances are added to the paper mill, depending on the requirements of the paper and the manufacturing process.

Wenn sich Gras oder Heu als zusätzlicher Rohstoff etablieren soll, muss sichergestellt werden, dass die Anforderungen an den Rohstoff zur Herstellung der jeweiligen Papiersorte erfüllt werden und ein Qualitätsstandard nachhaltig sichergestellt wird.If grass or hay is to be established as an additional raw material, it must be ensured that the requirements for the raw material for the production of the respective paper grade are met and a quality standard is ensured in the long term.

Darüber hinaus ist die Verarbeitung des Heus oder Gras in der Papierindustrie relativ schwierig, da der Rohstoff nur saisonal verfügbar ist und in seinen Qualitätseigenschaften insbesondre in Bezug auf die Zusammensetzung und Trockengehalt sehr großen Schwankungen unterworfen ist.In addition, the processing of hay or grass in the paper industry is relatively difficult, since the raw material is only available seasonally and is subject to very large fluctuations in its quality properties, in particular in terms of composition and dry content.

Ein Verfahren zur Aufbereitung von Gras oder Heu ist beispielsweise aus WO 2013/135632 A1 oder EP 2 457 714 A1 bekannt.For example, a process for treating grass or hay is off WO 2013/135632 A1 or EP 2 457 714 A1 known.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Faserstoff für die Papier- Pappen- und/oder Kartonherstellung bereit zu stellen, der wenigstens einen Teil der im Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.Starting from this prior art, it is an object of the present invention to provide a pulp for paper board and / or board production, which overcomes at least some of the disadvantages known in the prior art.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Aufbereitung von Gras oder Heu gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a method for the treatment of grass or hay according to claim 1. Preferred embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Gras oder Heu weist wenigstens folgende Schritte auf:

  1. a) Vorzerkleinerung des Gras oder Heus mit einem Ballenauflöser und/oder Häcksler auf eine durchschnittliche Faserlänge zwischen 500 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 120 mm und 10 mm;
  2. b) Entfernung von Verunreinigungen und Fremd- bzw. Störstoffen mittels eines Zyklons;
  3. c) Zerkleinerung und fibrillierende Mahlung des Grases oder Heus in einer Fasermühle;
  4. d) Zerfasern des Grases oder Heus;
  5. e) Sichten und/oder Sieben des Grases oder Heus mittels eines Umluftseparators und/oder einer Wirbelstromsiebmaschine.
The inventive method for processing grass or hay has at least the following steps:
  1. a) pre-shredding the grass or hay with a bale breaker and / or shredder to an average fiber length between 500 mm and 10 mm, preferably between 120 mm and 10 mm;
  2. b) removal of impurities and foreign matter by means of a cyclone;
  3. c) comminution and fibrillating grinding of the grass or hay in a fiber mill;
  4. d) defibering the grass or hay;
  5. e) sifting and / or sieving of the grass or hay by means of a circulating-air separator and / or an eddy-current screening machine.

Dabei erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Vorzerkleinerung mittels einem Ballenauflöser und/oder Häcksler. Dabei kann die Vorzerkleinerung zum Beispiel in einem sogenannten Mahlbottich erfolgen, wobei das Heu oder Gras vorzugsweise auf eine durchschnittliche Länge zwischen 120 mm und 10 mm zerkleinert wird. Diese Zerkleinerung erfolgt ferner bevorzugt durch Schneiden der Fasern, zum Beispiel mittels eines Messerrotors, auf die gewünschte durchschnittliche Länge.In this case, according to a preferred embodiment, the pre-shredding by means of a bale breaker and / or shredder. The pre-crushing can take place for example in a so-called Mahlbottich, the hay or grass is preferably comminuted to an average length between 120 mm and 10 mm. This comminution is further preferably carried out by cutting the fibers, for example by means of a knife rotor, to the desired average length.

Für eine verbesserte Verarbeitung des Grases oder Heus sollte die ernteübliche Schnittlänge des Grases oder Heus vorzugsweise nicht mehr als 120 mm bis 100 mm betragen und der Feuchtegehalt des Heus sollte bei der Verarbeitung zwischen größer 0 % und 15 % liegen. Besonders bevorzugt liegt der Feuchtegehalt zwischen 8 % und 10 %. Ferner sollte das Heu frei von Schimmel und Schimmelsporen sein.For improved grass or hay processing, the harvest cut length of the grass or hay should preferably be no more than 120 mm to 100 mm and the moisture content of the hay should be greater than 0% to 15% during processing. Particularly preferably, the moisture content is between 8% and 10%. Furthermore, the hay should be free from mold and mold spores.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Gras durch Schneiden und Ernten von Wiesengras, Sport- und/oder Gebrauchsrasen bereitgestellt, wobei sich insbesondere bei Wiesen der zweite oder jeder weitere Schnitt besonders gut eignet, da hierbei die Tendenz zur Knotenbildung reduziert ist. Es liegt aber auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, Süß- und/oder Sauergras aus dem ersten Schnitt der Weiterverarbeitung zuzuführen, wobei sich dann der Aufwand beim Schneiden und/oder Mahlen ggf. erhöhen kann. Ferner weist solches Gras einen höheren Eiweißanteil auf und ist aus diesem Grund bevorzugtes Futtermittel für Tiere. Die Bereitstellung von Gras, bzw. in der getrockneten Form von Heu, ist heutzutage normaler Bestandteil eines landwirtschaftlichen Betriebs. Dabei wird das Gras nach dem Mähen und Trocknen in unterschiedlich große Ballen gepresst und trocken gelagert.According to the present invention, the grass is provided by cutting and harvesting meadow grass, sports and / or working grass, wherein especially in meadows the second or each further cut is particularly well suited, since in this case the tendency for knotting is reduced. However, it is also within the meaning of the present invention to supply sweet and / or sour grass from the first cut of the further processing, in which case the effort during cutting and / or grinding may possibly increase. Furthermore, such grass has a higher protein content and is therefore preferred feed for animals. The provision of grass, or in the dried form of hay, is today a normal part of a farm. Here, the grass is pressed after mowing and drying in different sized bales and stored dry.

Die Entfernung von Verunreinigungen und Fremd- bzw. Störstoffen erfolgt erfindungsgemäß mittels eines Zyklons, innerhalb welchem mittels Luftstrom aus dem Heu Verunreinigungen und Fremdstoffe wie Erde, Sand und Steine, Metallgegenstände, Plastikteile und Folien, Holz, Glas und Feinstaub entfernt werden. Neben der Ausschleusung von Feststoffen erfolgt in diesem Verfahrensschritt eine Entstaubung der Förderluft durch Filter, wobei der dort aufgefangene Feststoff (Staub) dem Heu, also dem Gutstoff wieder zurückgeführt wird.The removal of impurities and foreign or contaminants according to the invention by means of a cyclone, within which by means of air flow from the hay impurities and impurities such as earth, sand and stones, metal objects, plastic parts and films, wood, glass and fine dust are removed. In addition to the discharge of solids carried out in this process step a dedusting of the conveying air through filters, the collected there solid (dust) is returned to the hay, so the accepts again.

Nach der Entfernung von Verunreinigungen und Fremd- bzw. Störstoffen wird der Faserstoff vorzugsweise mittels pneumatischer Fördereinrichtungen der Zerkleinerung und fibrillierenden Mahlung in einer Fasermühle zugeführt. Hierbei erfolgt die Zerkleinerung und fibrillierende Mahlung des Grases oder Heus vorzugsweise in einer Hammermühle für grobe Faserlängen, in einer Kollermühle für mittlere Faserlängen und/oder in einer Feinmühle für kurze Faserlängen. Dabei haben gemäß der vorliegenden Erfindung grobe Faserlängen eine durchschnittliche Faserlänge zwischen 10 mm und 3 mm, mittlere Faserlängen eine durchschnittliche Faserlänge zwischen 3 mm und 0,5 mm und kurze Faserlängen eine durchschnittliche Faserlänge kleiner 0,5 mm.After the removal of impurities and impurities, the pulp is preferably fed by means of pneumatic conveyors of comminution and fibrillating grinding in a fiber mill. Here, the comminution and fibrillating grinding of the grass or hay is preferably carried out in a hammer mill for coarse fiber lengths, in a edge mill for medium fiber lengths and / or in a fine mill for short fiber lengths. Here, according to the present invention, coarse fiber lengths have an average fiber length of between 10 mm and 3 mm, average fiber lengths have an average fiber length of between 3 mm and 0.5 mm, and short fiber lengths have an average fiber length of less than 0.5 mm.

Entsprechend einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform weist die Kollermühle wenigstens eine, vorzugsweise drei Kollerrollen auf, welche den Faserstoff gegen eine Matrize, insbesondere eine Lochmatrize, kontinuierlich vermahlen. Darüber hinaus kommen bei den unterschiedlichen Mahlaggregaten auch unterschiedliche Matrizen bzw. Siebe zum Einsatz, mit welchen sich auch die Faserlänge beeinflussen lässt.According to a further, preferred embodiment, the edge mill has at least one, preferably three, pug rollers which continuously milled the pulp against a die, in particular a punch die. In addition, the different grinding units also different matrices or screens are used, with which also the fiber length can be influenced.

Der so gemahlene Faserstoff wird anschließend zerfasert, so dass die durch die Mahlung hervorgerufene Kompaktierung des Faserstoffes gelöst wird und die Fasern möglichst vereinzelt werden. Dieser Schritt ist notwendig, um den Faserstoff in der nachfolgenden Verfahrensstufe sichten bzw. sieben zu können, da ansonsten eine Trennung in unterschiedliche Faserlängen nicht möglich ist. Dabei erfolgt das Zerfasern und/oder das Vereinzeln der Fasern nach der Mahlung mittels Profilwalzen. Hierbei wird eine Walzenstuhlung mit zum Beispiel zwei gegenüberliegenden Profilwalzen verwendet, durch deren Walzenspalt der Faserstoff geführt wird und die kompaktierten Faserstoffklumpen in einzelne Fasern aufgetrennt werden.The thus ground pulp is then defibered so that the compaction of the pulp caused by the grinding is released and the fibers are separated as much as possible. This step is necessary in order to be able to screen or screen the pulp in the subsequent process stage, since otherwise a separation into different fiber lengths is not possible. In this case, the fiberization and / or the separation of the fibers takes place after the grinding by means of profile rolling. Here, a roller frame with, for example, two opposing profile rollers is used, through the nip of the pulp is guided and the compacted pulp lumps are separated into individual fibers.

Nach dem Zerfasern des Grases oder Heus kann mittels des Sichtens und/oder Siebens des Grases oder Heus eine Aufteilung des Faserstoffs in wenigsten drei Faserlängenfraktionen mittels Umluftseparator und/oder Wirbelstromsiebmaschine erfolgen, wobei die grobe Fraktion eine durchschnittliche Faserlägen zwischen 10 mm und 3 mm, die mittlere Fraktion eine durchschnittliche Faserlänge zwischen 3 mm und 0,5 mm und die kurze Fraktion eine durchschnittliche Faserlänge kleiner 0,5 mm aufweist.After fumigating the grass or hay, the pulp can be divided into at least three fiber-length fractions by means of a recirculating-air separator and / or eddy-current screening machine by means of viewing and / or sieving of the grass or hay, the coarse fraction having an average fiber length of between 10 mm and 3 mm average fraction has an average fiber length between 3 mm and 0.5 mm and the short fraction has an average fiber length less than 0.5 mm.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach der Entfernung von Verunreinigungen das vorzerkleinerte und gereinigte Gras oder Heu in einem Lagerbehälter zwischengelagert, bevor es der weiteren Zerkleinerung bzw. Mahlung zugeführt wird. So ein Vorratsbehälter kann beispielsweise ein Fassungsvermögen von mehreren Kubikmetern aufweisen und dient unter anderem zur Pufferung und einer kontinuierlichen Versorgung der Mahlstufe. Die Entnahme des Faserstoffs aus dem Vorratsbehälter kann darüber hinaus mittels einer Entnahmeschnecke erfolgen, wobei der Transport des Faserstoffs vorzugsweise nach der Entnahme des Faserstoffs mittels einer pneumatischen Fördereinrichtung erfolgt.According to an alternative embodiment of the present invention, after removal of contaminants, the pre-shredded and cleaned grass or hay is stored intermediately in a storage container before being sent for further comminution or grinding. Such a reservoir, for example, have a capacity of several cubic meters and is used inter alia for buffering and a continuous supply of the grinding stage. The removal of the pulp from the reservoir can also be done by means of a removal screw, wherein the transport of the pulp preferably takes place after the removal of the pulp by means of a pneumatic conveyor.

Die Zuführung des vorgeschnittenen und gereinigten Grases oder Heus in die Hammermühle, Kollermühle und/oder Feinmühle erfolgt gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels einer Material-Dosierschnecke. Bei der Auswahl des Mahlaggregates wie der Hammermühle, Kollermühle und/oder Feinmühle ist ferner zu berücksichtigen, dass diese nicht nur die Faserlängen kürzen, sondern auch die Oberfläche der Gras- oder Heufasern derart erhöhen, dass eine verbessertes Festigkeitspotential bereit gestellt wird. Diese Oberflächenvergrößerung der Fasern wird insbesondere auch mittels einer defibrillierenden Mahlung der vorbezeichneten Mahlaggregate erzielt.The feeding of the precut and cleaned grass or hay into the hammer mill, edge mill and / or fine mill takes place according to a further, particularly preferred embodiment of the present invention by means of a material dosing screw. When selecting the grinding unit such as the hammer mill, edge mill and / or fine mill is also to be considered that these not only shorten the fiber lengths, but also increase the surface of the grass or hay fibers such that an improved strength potential is provided. This surface enlargement of the fibers is achieved in particular by means of a defibrillating grinding of the aforementioned grinding units.

Entsprechend einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Faserstoff bzw. das Gras oder Heu nach dem Sichten und/oder Sieben des Grases oder Heus mittels einer Pellet-Presse pelletiert. Dabei wird vorzugsweise nur der Gutstoff nach dem Sichten und/oder Sieben pelletiert und ggf. eine vorgegebene Grobfraktion ausgeschleust und vorzugsweise in einer separaten Befüllstation abgepackt.According to a further, particularly preferred embodiment of the present invention, the fiber or grass or hay is pelleted after sifting and / or sieving the grass or hay by means of a pellet press. In this case, preferably only the accepts are pelleted after sifting and / or sieving and optionally a predetermined coarse fraction is discharged and preferably packaged in a separate filling station.

Der Transport des Gut- und/oder Grobstoffs erfolgt nach dem Sichten und/oder Sieben des Grases oder Heus vorzugsweise mittels einer Förder- und/oder Mischschnecke. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, dass nach dem Sichten und/oder Sieben und vor dem Pelletieren unterschiedliche Faserlängenfraktionen insbesondere grobe, mittlere und/oder kurze Faserlängen des Grases oder Heus in vorgegebenen Anteilen gemischt werden.The transport of the crop and / or coarse material takes place after the sifting and / or sieving of the grass or hay, preferably by means of a conveying and / or mixing screw. In this case, it is also possible that, after sifting and / or sieving and before pelleting, different fiber length fractions, in particular coarse, medium and / or short fiber lengths of grass or hay, are mixed in predetermined proportions.

Um eine gute Kompaktierung der zu erzeugenden Faserstoffpellets zu erreichen, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Gras oder Heu mittels eines Wasserdosiersystems befeuchtet. Die Herstellung der Pellets erfolgt ferner mit einer Pelletpresse, bei welcher der Faserstoff mittels wenigstens einer Kollerrolle durch eine Matrize, insbesondere eine Lochmatrize, zur Erzeugung der Pellets gedrückt wird. Die Pellets weisen vorzugsweise eine zylindrische Grundform auf, deren ungefährer Kreisdurchmesser zwischen 40 mm und 2 mm, vorzugsweise zwischen 20 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 4 mm, bevorzugt bei etwa 8 mm oder 4 mm liegt. Die entsprechend geformten Pellets werden anschließend aus der Pelletpresse mittels einer Zellradschleuse ausgeführt und in einer Befüllstation, vorzugsweise in Big Bags abgepackt.In order to achieve a good compaction of the pulp pellets to be produced, according to a further preferred embodiment of the present invention, the grass or hay is moistened by means of a Wasserdosiersystems. The production of the pellets is further carried out with a pellet press, in which the pulp is pressed by means of at least one pusher roll through a die, in particular a perforated die, to produce the pellets. The pellets preferably have a basic cylindrical shape whose approximate circle diameter is between 40 mm and 2 mm, preferably between 20 mm and 3 mm, in particular between 10 mm and 4 mm, preferably about 8 mm or 4 mm. The correspondingly shaped pellets are then carried out of the pellet press by means of a rotary valve and packed in a filling station, preferably in big bags.

Aufgrund der sehr staubträchtigen Verarbeitung des Gas oder Heus wird das Verfahren zur Aufbereitung von Gras oder Heu mittels einer Vorrichtung ausgeführt, die insbesondere in Bezug auf die Staubentwicklung explosionsgeschützt ist.Due to the very dusty processing of the gas or hay, the process for the preparation of grass or hay is carried out by means of a device which is explosion-proof, in particular with regard to the dust.

Die vorliegende Erfindung umfasst neben dem vorstehend beschriebenen Verfahren für die Aufbereitung des Grases oder Heus insbesondere auch die Verwendung des entsprechenden Faserstoffs für die Herstellung von Papier, Pappen und/oder Karton.In addition to the above-described method for the preparation of grass or hay, the present invention also particularly includes the use of the corresponding pulp for the production of paper, board and / or board.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines exemplarischen Beispiels erörtert, wobei darauf hinzuweisen ist, dass durch dieses Beispiel Abwandlungen beziehungsweise Ergänzungen wie sie sich für den Fachmann unmittelbar ergeben mit umfasst sind. Darüber hinaus stellen die bevorzugten Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der Erfindung dar, so dass auch Abwandlungen und Ergänzungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.In the following, the invention will be discussed by means of an exemplary example, it being understood that modifications are made by this example or additions as they are immediately apparent to those skilled in the include. Moreover, the preferred embodiments do not constitute a limitation of the invention, so that modifications and additions are also within the scope of the present invention.

Dabei zeigen:

  • Figur 1 eine Verfahrensmatrix zur Darstellung der möglichen Verfahrensschritte zur Aufbereitung von Gras oder Heu und
  • Figur 2 die Verfahrensmatrix aus Figur 1 mit den zusätzlichen Anforderungen an das Gras bzw. Heu bei der Ernte.
Showing:
  • FIG. 1 a process matrix to illustrate the possible process steps for the treatment of grass or hay and
  • FIG. 2 the process matrix FIG. 1 with the additional requirements of the grass or hay at harvest.

Im Rahmen der bisherigen Untersuchungen wurde insbesondere handelsübliches Heu von einem landwirtschaftlichen Betrieb verwendet und mit einer Maschine, die für die Herstellung von Holzpellets geeignet, ist zu Graspellets verarbeitet. Dabei war eine Reinigung des Heus nicht möglich und der Schnitt auf 6 mm begrenzt. Darüber hinaus wurden die unterschiedlichen Anforderungen in der Papierherstellung analysiert und daraus resultierend die Anforderungen an die Gras- oder Heufasern definiert. D.h. je nach Papierart (Pappe, graphisches Papier oder Hygienepapiere) müssen unterschiedliche Eigenschaften der Gras- oder Heufasern im Herstellungsprozess erzielt werden.In the context of previous investigations, in particular commercial hay was used by a farm and with a machine that is suitable for the production of wood pellets, is processed into grass pellets. It was not possible to clean the hay and the cut was limited to 6 mm. In addition, the different requirements in papermaking were analyzed and, as a result, the requirements for grass or hay fiber were defined. That Depending on the type of paper (cardboard, graphic paper or tissue paper), different properties of the grass or hay fibers must be achieved in the manufacturing process.

Grundsätzlich beziehen sich diese Eigenschaften auf:

  • Beseitigung von Verunreinigungen und Fremdstoffen und Sicherstellung eines festgelegten Reinheitsgrades.
  • Beseitigung von Feinstaub zur Reduzierung der Anteile, die im Papier als Füllmaterial wirken und somit die technischen Eigenschaften verändern.
  • Schneiden / zerkleinern der Halme auf die jeweils erforderliche Länge gemäß den Anforderungen zur Papierherstellung.
  • Mahlen der Halme zur Vergrößerung der Oberflächenstruktur der Faser gemäß den Anforderungen zur Papierherstellung.
  • Sicherstellung der Faserlängenverteilung innerhalb einer definierten Fraktion.
  • Sicherstellung eines gleichbleibenden Qualitätsstandards.
Basically, these properties relate to:
  • Removal of impurities and foreign matter and ensuring a specified degree of purity.
  • Removal of fine dust to reduce the proportions that act as filling material in the paper and thus change the technical properties.
  • Cutting / shredding the straws to the required length in accordance with the requirements for paper production.
  • Grinding the stalks to increase the surface texture of the fiber according to papermaking requirements.
  • Ensuring the fiber length distribution within a defined fraction.
  • Ensuring a consistent quality standard.

Weitere Ziele - die im Rahmen der Herstellung erreicht werden sollen - sind u.a.:

  • Verdichtung auf Pellets für eine einfachere Lagerhaltung,
  • Abfüllung in Papiersäcke, Big Bags oder einem Silo für eine einfache Zuführung in der Herstellung von Papier und
  • Reduzierung des Volumens zur Reduzierung der Transportkosten.
Other goals to be achieved in the manufacturing process include:
  • Compaction on pellets for easier storage,
  • Filling in paper sacks, big bags or a silo for easy feeding in the production of paper and paper
  • Reduction in volume to reduce transport costs.

Hieraus ergibt sich, dass die Grundlagen für das Verfahren zur Aufbereitung von Gras oder Heu zum Einsatz bei der Papier-, Pappen- oder Kartonherstellung die Anforderungen sind, welche vom Endnutzer an das Endprodukt, d.h. dem Papier, gestellt werden. Die Ausgangssituation ist dabei ferner durch die Qualität und den Zustand des aufzubereitenden Heus bestimmt.As a result, the basics of the process of processing grass or hay for use in papermaking, paperboard or board making are the requirements imposed by the end-user on the final product, i. the paper. The initial situation is also determined by the quality and condition of the hay to be processed.

Soll beispielsweise das Papier eine hohe Reißfestigkeit aufweisen, so darf eine bestimmte Faserlänge nicht unterschritten werden, um das Festigkeitspotential des Faserstoffes möglichst gut auszunützen. Unterschiedliche Eigenschaften des Gras- oder Heufaserstoffes können durch entsprechende Verfahrensschritte erzielt werden.For example, if the paper has a high tensile strength, so must not fall below a certain fiber length in order to exploit the strength potential of the pulp as well as possible. Different properties of the grass or hay fiber can be achieved by appropriate process steps.

Dabei zeigt die Figur 1 in drei Spalten den verfahrenstechnischen Vorgang bzw. die einzusetzende Technik für die Aufbereitung von Gras oder Heu unter Berücksichtigung der wesentlichen Anforderungsparameter bei der Papierherstellung an den einzusetzenden Faserstoff.It shows the FIG. 1 in three columns, the process engineering process or the technique to be used for the treatment of grass or hay, taking into account the essential requirement parameters in paper production of the pulp to be used.

Gras ist ein Rohstoff, der in großen Mengen und vor allem regional zur Verfügung steht. Gras wächst schnell und kann demzufolge in Mitteleuropa in zwei bis fünf Schnitten pro Jahr geerntet werden.Grass is a commodity that is available in large quantities and, above all, regionally. Grass grows quickly and can therefore be harvested in Central Europe in two to five cuts per year.

Das Verfahren umfasst dabei die Aufbereitungsschritte wie zerkleinern, reinigen, schneiden, mahlen, sichten, sieben, befeuchten und pelletieren. Es ist nicht zwingend notwendig, alle Verfahrensschritte bei der Aufbereitung des Faserstoffes einzusetzen und es ist ferner auch möglich, die einzelnen Verfahrensschritte unterschiedlich miteinander zu kombinieren. Darüberhinaus ist es auch möglich, innerhalb des einzelnen Verfahrensschrittes die Zielgrößen entsprechend dem Anforderungsprofil für die Papierherstellung anzupassen. So kann zum Beispiel beim Schneiden des Faserstoffes dieser lang, mittel oder kurz geschnitten werden oder im Rahmen der Mahlung weiter gekürzt oder fibrillierend aufbereitet werden. So unterscheiden sich die beiden Verfahrensschritte des Schneidens und des Mahlens grundsätzlich voneinander, so dass sich die zu erzeugende Qualität des Faserstoffes in einem weiten Bereich beeinflussen lässt.The process comprises the preparation steps such as crushing, cleaning, cutting, milling, sifting, sieving, moistening and pelleting. It is not absolutely necessary to use all process steps in the preparation of the pulp and it is also possible to combine the individual process steps differently. Moreover, it is also possible to adjust the target sizes according to the requirement profile for paper production within the individual process step. For example, when cutting the pulp, this can be cut long, medium or short or in the As part of the grinding further shortened or fibrillating processed. Thus, the two process steps of cutting and grinding fundamentally differ from one another, so that the quality of the pulp to be produced can be influenced within a wide range.

Als Aggregate für die Durchführung der oben genannten Verfahrensschritte stehen u.a. Häcksler, Zyklon, Hammermühlen, Kollermühlen, Feinmühlen, Windsichter, Siebe, Befeuchter und Pelletpressen zur Verfügung.As aggregates for carrying out the above-mentioned process steps u.a. Choppers, cyclones, hammer mills, edge mills, fine mills, air classifiers, sieves, humidifiers and pellet presses are available.

Die Anforderungen in der Papierherstellung hängen im Wesentlichen von der jeweiligen Verwendung des Papiers ab. Dabei werden folgende Kernanforderungen unterschieden:

  • Grammatur / Gewicht pro m2
    ∘ Erhöht die Festigkeit und die Opazität
  • Volumen
    ∘ Es soll ein stärkeres Material / dickeres Papier hergestellt werden
  • Reißfestigkeit
    ∘ Wichtig für Papiere mit einer starken Beanspruchung
  • Stabilität, Biegsamkeit
    ∘ Wichtig bei der Herstellung von Kartonagen und Verpackungen
  • Bedruckbarkeit
    ∘ Erfordert eine glatte Oberfläche
The requirements in papermaking essentially depend on the particular use of the paper. The following core requirements are distinguished:
  • Grammage / weight per m 2
    ∘ Increases strength and opacity
  • volume
    ∘ A stronger material / thicker paper should be produced
  • tear strength
    ∘ Important for papers with heavy use
  • Stability, flexibility
    ∘ Important in the production of cardboard boxes and packaging
  • printability
    ∘ Requires a smooth surface

Diese Anforderungen sollen auch bei dem Verfahren zur Aufbereitung von Gras oder Heu sichergestellt werden und können im Einzelnen wie folgt erreicht:

  • Grammatur/ Flächengewicht
    • ∘ Die natürliche Eigenschaft von Gras oder Heu führt zu einem höheren Volumen. Damit kann, wenn erforderlich, das Gewicht / die Grammatur bei gleichbleibenden Eigenschaften reduziert werden. Die Opazität erhöht sich mit dem Anteil des zugeführten Gras oder Heuanteils bis hin zur "Undurchsichtigkeit".
    • ∘ So erfordert ein niedriges Flächengewicht eine sehr homogene Faserstoffverteilung, für welche der Faserstoff neben dem Faserlangstoff auch ausreichend Kurzfasern aufweisen muss, um die gewünschte Faserstoffverteilung und Homogenität im Papier zu erreichen.
  • Volumen
    ∘ Neben der natürlichen Eigenschaft wird das Volumen durch eine Vergrößerung der Oberflächenstruktur, d.h. durch Mahlen der Gräser, erreicht.
  • Reißfestigkeit
    • ∘ Die Reißfestigkeit ist von der Faserlänge bzw. der Faserlängenverteilung abhängig. Die Faserlänge (mm) wird durch das Schneiden in der entsprechenden Mühle erzielt.
    • ∘ Je nach eingesetzter Mühle oder der Kombination von mehreren Mühlen entstehen Grasfasern mit kurzer, mittlerer oder großer Länge.
    • ∘ Soll der Anteil einer bestimmten Faserlänge und damit die Reißfestigkeit des Papiers möglichst hoch sein, so erreicht man dieses durch ein anschließendes Sieben bzw. Ausschleusen des Feinstoffs.
    • ∘ Die Reißfestigkeit des Papiers wird im Wesentlichen durch die durchschnittliche Länge der Gras- oder Heufasern bestimmt, wobei neben der tatsächlichen Länge auch die für die festigkeitsbildende Oberfläche entscheidend ist. Diese Oberfläche wird neben der tatsächlichen Länge der Faser beim Schneiden durch die Mahlung beeinflusst. So kann mit einer fibrillierenden Mahlung die bindungsaktive Oberfläche der Fasern erheblich vergrößert werden. Dies erfolgt im Wesentlichen durch die "Freilegung" der bildungsaktiven Fasern aus dem äußeren Bereich des Faserverbands.
  • Stabilität, Biegesteifigkeit
    ∘ Die geforderte Stabilität bzw. Biegesteifigkeit wird durch die entsprechende Faserlänge und Oberflächenstruktur der Gras- oder Heufasern erzielt.
  • Bedruckbarkeit
    • ∘ Die Bedruckbarkeit erfordert eine glatte Oberfläche, die frei von Unebenheiten ist. Dazu ist ein guter Reinigungsprozess sowie möglichst kurze und einheitliche Fasern erforderlich. Die einheitliche Faser wird durch eine Windsichtung mit anschließendem Sieben erzielt.
    • ∘ Bei der Bedruckbarkeit ist besonders die Papieroberfläche entscheidend. Diese muss unter Berücksichtigung des Druckverfahrens möglichst gleichmäßig und eben sein, so dass die Farbannahme und die Farbverteilung möglichst gleichmäßig erfolgt und damit ein ansprechendes Druckbild erzeugt werden kann. Ferner werden auch ggf. besondere Anforderungen an die Einbindung der Fasern in der Oberfläche gefordert, so dass ein Herauslösen der Fasern und damit ein Verschmutzen der Druckmaschine vermieden wird.
These requirements are also to be ensured in the process for the treatment of grass or hay and can be achieved in detail as follows:
  • Grammage / grammage
    • ∘ The natural property of grass or hay leads to a higher volume. Thus, if necessary, the weight / grammage can be reduced while maintaining the same characteristics. The opacity increases with the proportion of the supplied grass or hay content up to "opacity".
    • Ein For example, a low basis weight requires a very homogeneous pulp distribution, for which the pulp must have sufficient short fibers in addition to the fiber pulp in order to achieve the desired pulp distribution and homogeneity in the paper.
  • volume
    ∘ In addition to the natural property, the volume is achieved by increasing the surface structure, ie by grinding the grasses.
  • tear strength
    • Reiß The tensile strength depends on the fiber length or the fiber length distribution. The fiber length (mm) is achieved by cutting in the corresponding mill.
    • Gras Depending on the mill used or the combination of several mills, short, medium or long grass fibers are produced.
    • ∘ If the proportion of a certain fiber length and thus the tear resistance of the paper should be as high as possible, this can be achieved by a subsequent sieving or removal of the fine material.
    • ∘ The tear strength of the paper is essentially determined by the average length of the grass or hay fibers, with the decisive factor being the strength-forming surface in addition to the actual length. This surface is affected by the grinding in addition to the actual length of the fiber when cutting. Thus, with a fibrillating grinding, the bonding-active surface of the fibers can be considerably increased. This is done essentially by the "exposure" of the educationally active fibers from the outer region of the fiber composite.
  • Stability, flexural rigidity
    ∘ The required stability or bending stiffness is achieved by the corresponding fiber length and surface structure of the grass or hay fibers.
  • printability
    • ∘ The printability requires a smooth surface that is free of bumps. This requires a good cleaning process and the shortest and most uniform fibers possible. The uniform fiber is achieved by air classification followed by sieving.
    • ∘ The printability of the paper surface is especially important. Taking into account the printing process, this must be as even and even as possible, so that the ink acceptance and the color distribution are as even as possible and thus an appealing print image can be produced. Furthermore, if necessary, special requirements for the integration of the fibers in the surface are required, so that a detachment of the fibers and thus contamination of the printing press is avoided.

In der Figur 2 ist die Darstellung aus Figur 1 um die Komponente des Ausgangsrohstoffs, d.h. um das Gras oder Heu, ergänzt. Hierbei wird deutlich, dass aufgrund der jahreszeitlich bedingten Zusammensetzung und des Aufbaus des Grases vorzugsweise Gras ab dem zweiten Schnitt im Jahresablauf der Ernte verwendet werden soll, das frei von Schimmel sein soll, eine Restfeuchte von maximal 15 % aufweisen soll und das eine ernteübliche Schnittlänge aufweist, welche zum Beispiel zwischen 0,1 mm und 500 mm liegt.In the FIG. 2 is the presentation off FIG. 1 added to the component of the starting material, ie the grass or hay. Here it is clear that due to the seasonal composition and the structure of the grass grass is preferably used from the second cut in the annual harvest, which should be free of mold, a residual moisture content of not more than 15% and which has a harvest usual cut length which is, for example, between 0.1 mm and 500 mm.

Dieses Gras bzw. Heu wird entsprechend der vorstehenden Beschreibung dem Verfahren zur Aufbereitung von Gras oder Heu für den Papierherstellungsprozess zugeführt.This grass or hay, as described above, is fed to the process of processing grass or hay for the papermaking process.

Nachfolgend wird eine mögliche Konfiguration einer Anlage im Sinne eines Ablaufdiagramms dargestellt, die auf die Herstellung von ca. 2 t Gras- bzw. Heufasern pro Stunde ausgerichtet ist.

  1. 1. Zerkleinern der Heuballen durch einen Ballenauflöser und Häckseln in einem Mahlbottich auf eine Länge zwischen 1 und 12 cm für eine erste
    Vorzerkleinerung. Dieses Aggregat ist ausgerichtet auf eine Leistung von ca. 4 t Gras pro Stunde.
  2. 2. Zuführung zum Zyklon zwecks Entfernung von Verunreinigungen und Fremd- bzw. Störstoffen wie:
    • Erde, Sand und Steine
    • Metallgegenstände
    • Plastikteile und Folien
    • Holz
    • Glas
    • Feinstaub

    Neben der Ausschleusung von Feststoffen erfolgt eine Entstaubung der Förderluft durch einen Filter. Die hier aufgefangenen Feststoffe (Staub) werden dem Heu im Vorratsbehälter ggf. wieder zugeführt.
  3. 3. Auffangen des gereinigten Heus in einem Vorratsbehälter mit einem Fassungsvermögen von ca. 2,5 m3 zur Pufferung und einer kontinuierlichen Versorgung der Mühle und ggf. Befeuchtung bei einem Feuchtegehalt unter 8 %.
  4. 4. Zuführung zur Mühle mit einer pneumatischen Fördereinrichtung.
  5. 5. Zuführung zur Zerkleinerung durch
    • eine Hammermühle für eine grobe Faserlänge
    • einer Kollermühle für eine mittlere Faserlänge
    • einer Feinmühle für eine kurze Faserlänge

    Durch den Einsatz unterschiedlicher Matrizen bzw. Siebe wird die Faserlänge bestimmt.
  6. 6. Zuführung zum Vermahlen
    • Die Mahlung erfolgt entweder während des Zerkleinerungsprozesses oder wenn erforderlich, in einem zusätzlichen Mahlvorgang.
    • Der jeweilige Mahlgrad entscheidet über die entsprechende Vergrößerung der Oberflächenstruktur.
  7. 7. Zuführung zur Windsichtung
    • Durch die Windsichtung werden unterschiedliche Fraktionen mit unterschiedlicher Korngrößenverteilung erzielt. Noch vorhandene Fremdkörper werden durch die Sichtung separiert.
  8. 8. Zuführung zum Sieben
    • Durch das Sieben wird eine weitere Verfeinerung der Fraktion mit weitgehend homogenen Korngrößen erzielt.
  9. 9. Zuführung zur Pelletierung
    • Verpressen der Grasfaser zu Graspellets.
    • Bei einem Feuchtegehalt unter 8 % ist eine Befeuchtung erforderlich.
    • Ein Feuchtegehalt von 15 % darf nicht überschritten werden, um ein Schimmeln zu vermeiden und die Lagerfähigkeit sicherzustellen.
    • Durch den Einsatz von unterschiedlichen Matrizen und den erzeugten Druck in der Presse wird die Festigkeit der Pellets festgelegt. Je geringer die Festigkeit, um so einfacher ist das Auflösen in der Papierherstellung.
  10. 10.Zuführung zur Abfüllung zum Beispiel
    • in Papiersäcke,
    • in Big Bags oder
    • in einen Silo
The following is a possible configuration of a plant in the sense of a flow chart, which is aimed at the production of about 2 t of grass or hay fiber per hour.
  1. 1. Shredding the hay bales by a bale breaker and chopping in a grinding vat to a length between 1 and 12 cm for a first
    Shredding. This unit is designed for a capacity of about 4 tons of grass per hour.
  2. 2. Supply to the cyclone for the purpose of removing contaminants and foreign matter such as:
    • Earth, sand and stones
    • Metal objects
    • Plastic parts and foils
    • Wood
    • Glass
    • particulate matter

    In addition to the discharge of solids, a dedusting of the conveying air through a filter. The collected solids (dust) are returned to the hay in the reservoir if necessary.
  3. 3. Collection of the cleaned hay in a storage tank with a capacity of about 2.5 m 3 for buffering and a continuous supply to the mill and possibly moistening at a moisture content below 8%.
  4. 4. Feed to the mill with a pneumatic conveyor.
  5. 5. Feed for comminution by
    • a hammer mill for a coarse fiber length
    • a pug mill for a mean fiber length
    • a fine mill for a short fiber length

    By using different matrices or sieves, the fiber length is determined.
  6. 6. Feeder for grinding
    • Grinding takes place either during the comminution process or, if necessary, in an additional grinding operation.
    • The respective degree of grinding determines the corresponding enlargement of the surface structure.
  7. 7. Feeder for air sifting
    • By air classification different fractions are achieved with different particle size distribution. Any remaining foreign bodies are separated by the sighting.
  8. 8. Feeding for sieving
    • The screening achieves a further refinement of the fraction with largely homogeneous particle sizes.
  9. 9. Feed for pelleting
    • Pressing the grass fiber into grass pellets.
    • If the moisture content is below 8%, humidification is required.
    • A moisture content of 15% must not be exceeded in order to avoid mold and to ensure shelf life.
    • By using different matrices and the pressure generated in the press, the strength of the pellets is determined. The lower the strength, the easier it is to dissolve in papermaking.
  10. 10.feed for filling, for example
    • in paper sacks,
    • in big bags or
    • in a silo

Versuchsanordnungentest arrangements

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden Versuche mit einer erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben.For a better understanding of the invention, experiments with an arrangement according to the invention will be described below.

Allgemeine VersuchsbeschreibungGeneral experimental description

Für alle hier beschriebenen Versuche wurde Heu verwendet, das in der Form von zwei gebündelten Heuballen angeliefert wurde. Dieses Ausgangsmaterial enthielt langfaseriges Heu, d.h. mit einer Faserlänge von 50 bis 80 mm, mit getrockneten Heufasern, einer Rohproduktfeuchte von 9,3 % und einem Schüttgewicht von 0,07 kg/dm3. Das Fließverhalten kann als schwer fließend charakterisiert werden.
Das Versuchsziel war die Herstellung von gleichmäßig langen Fasern mit der Kollermühle. Das gemahlene Heu soll später dem Papier zugemischt werden.
Als Versuchsergebnis zeigte sich, dass das Heu sehr gut mit der Presse Typ 33-390 verarbeitet werden konnte. Die Presse Typ 33-390 wurde als Kollermühle zum Zerkleinern des Heus verwendet. Im Teilversuch P 4 konnte das Heu sehr gleichmäßig zerfasert werden.For all experiments described here, hay was used, which was delivered in the form of two bundled hay bales. This starting material contained long-fiber hay, ie with a fiber length of 50 to 80 mm, with dried hay fibers, a crude product moisture content of 9.3% and a bulk density of 0.07 kg / dm 3 . The flow behavior can be characterized as difficult to flow.
The aim of the experiment was to produce evenly long fibers with the edge mill. The ground hay should later be added to the paper.
The test result showed that the hay could be processed very well with the press type 33-390. The press type 33-390 was used as a pug mill to crush the hay. In the partial experiment P 4, the hay could be disintegrated very evenly.

Teilversuch P 1Partial experiment P 1

Der Teilversuch P 1 wurde mit einer Presse Typ 33-390, mit einer Kollerzahl von 2, einer Drehzahl von 166 U/min und einer Kollergeschwindigkeit von 2,28 m/s durchgeführt. Als Matrize wurde der Typ 82112 verwendet, mit einem Pressverhältnis 1 : 2,0. Die Speisung des Förderbandes erfolgte durch Schaufeln, nach einer Materialausbreitung auf dem Hallenboden. Vor der Pressung wies das Material eine Feuchte von 9,3 %, eine Temperatur von 20 °C und ein Schüttgewicht von 0,07 kg/dm3 auf. Nach der Pressung wurde eine Feuchte von 10,0 %, eine Temperatur von 59 °C und ein Schüttgewicht von 0,37 kg/dm3 gemessen. Die Presse wurde mit einem Durchsatz von 180 kg/h betrieben. Es wurde keine Kühlung vorgenommen.The partial experiment P 1 was carried out with a type 33-390 press, with a number of rollers of 2, a speed of 166 rpm and a speed of collapse of 2.28 m / s. The die type 82112 was used, with a 1: 2.0 press ratio. The feeding of the conveyor belt was done by shovels, after a material spread on the hall floor. Before pressing, the material had a moisture content of 9.3%, a temperature of 20 ° C. and a bulk density of 0.07 kg / dm 3 . After pressing, a moisture of 10.0%, a temperature of 59 ° C and a bulk density of 0.37 kg / dm 3 was measured. The press was operated at a throughput of 180 kg / h. There was no cooling.

Bei diesem Teilversuch P 1 zeigte sich eine schwankende Pressenleistung (zwischen 13 und 22 kW) aufgrund des pulsierenden Materialauswurfes durch die Taschen des Förderbandes, ein unruhiger Pressenlauf, zum Teil anpelletierte und instabile Presslinge und ein etwas ungleichmäßig zerkollertes Produkt. Der Materialauswurf erfolgte in einen Big Bag.This sub-test P 1 showed a fluctuating press capacity (between 13 and 22 kW) due to the pulsating ejection of material through the pockets of the conveyor belt, a restless press run, partially pelleted and unstable compacts and a somewhat unevenly crushed product. The material was ejected into a big bag.

Teilversuch A 2Partial test A 2

Der Teilversuch A 2 wurde mit einer Presse mit den Parametern Walzendurchmesser von 400 mm, Riffelung von 475 Riffel/Umfang = 3,8 R/cm = 9,6 R/inch, Spiegel von 0,1 mm, Rückenwinkel von 41,5°, Schneidwinkel von 12,5°, Riffeltiefe von 1,1 mm, Walzengeschwindigkeit links von 8,9 m/s, Walzengeschwindigkeit rechts von 6,4 m/s, Voreilung von 1 : 1,4, Spalt von 3,4 mm durchgeführt. Die Speisung erfolgte von Hand.Sub-experiment A 2 was carried out with a press with the parameters roll diameter of 400 mm, corrugation of 475 corrugations / circumference = 3.8 R / cm = 9.6 R / inch, mirror of 0.1 mm, back angle of 41.5 ° , Cutting angle of 12.5 °, flute depth of 1.1 mm, roller speed left of 8.9 m / s, roller speed right of 6.4 m / s, lead advance of 1: 1.4, gap of 3.4 mm , The feeding was done by hand.

Die Siebanalyse des Endprodukts zeigt Figur 3: Dabei liegen die Kornklassen für kleiner 1 mm bei 31,2 %, für den Bereich zwischen 1 mm und 2 mm bei 32,6 %, für den Bereich zwischen 2 mm und 3,15 mm bei 20,1 %, für den Bereich zwischen 3,15 mm und 4,0 mm bei 8,8 %, für den Bereich zwischen 4 mm und 5 mm bei 5,5 % und für größer 5 mm bei 1,8 %. Die kumulierten Kornklassen liegen bei bis 1 mm bei 31,2 %, bis 2 mm bei 63,8 %, bis 3,15 mm bei 83,9 %, bis 4,0 mm bei 92,7 %, bis 5,0 mm bei 98,2 % und insgesamt bei 100 %.The sieve analysis of the final product shows FIG. 3 : The particle size classes for smaller 1 mm are 31.2%, for the range between 1 mm and 2 mm for 32.6%, for the range between 2 mm and 3.15 mm for 20.1%, for the range between 3.15 mm and 4.0 mm at 8.8%, for the range between 4 mm and 5 mm at 5.5% and for larger 5 mm at 1.8%. The cumulative grain classes are up to 1 mm at 31.2%, up to 2 mm at 63.8%, up to 3.15 mm at 83.9%, up to 4.0 mm at 92.7%, up to 5.0 mm at 98.2% and total at 100%.

Teilversuch A 3Partial test A 3

Der Teilversuch A 3 wurde, im Vergleich zu A2, mit einem kleinerer Spalt von 0,8 mm (gegenüber 3,4 mm bei A2) durchgeführt. Die weiteren Parameter waren gegenüber Teilversuch A 2 unverändert.The partial test A 3 was carried out, compared to A2, with a smaller gap of 0.8 mm (compared to 3.4 mm in A2). The other parameters were unchanged compared to sub-experiment A 2.

Die Siebanalyse des Endprodukts zeigt Figur 4: Dabei liegen die Kornklassen für kleiner 1 mm bei 35,5 %, für den Bereich zwischen 1 mm und 2 mm bei 47,0 %, für den Bereich zwischen 2 mm und 3,15 mm bei 16,0 %, für den Bereich zwischen 3,15 mm und 4,0 mm bei 1,3 %, für den Bereich zwischen 4 mm und 5 mm bei 0,1 % und für größer 5 mm bei 0,1 %. Die kumulierten Kornklassen liegen bei bis 1 mm bei 35,5 %, bis 2 mm bei 82,5 %, bis 3,15 mm bei 98,5 %, bis 4,0 mm bei 99,8 %, bis 5,0 mm bei 99,9 % und insgesamt bei 100 %.The sieve analysis of the final product shows FIG. 4 : The particle size classes are smaller than 1 mm at 35.5%, for the range between 1 mm and 2 mm at 47.0%, for the range between 2 mm and 3.15 mm at 16.0%, for the range between 3.15 mm and 4.0 mm at 1.3%, for the range between 4 mm and 5 mm at 0.1% and for greater than 5 mm at 0.1%. The cumulative grain classes are up to 1 mm at 35.5%, up to 2 mm at 82.5%, up to 3.15 mm at 98.5%, up to 4.0 mm at 99.8%, up to 5.0 mm at 99.9% and total at 100%.

Teilversuch P 4Partial experiment P 4

Der Teilversuch P 4 wurde mit der selben Presse wie bei P 1 durchgeführt.
Die Speisung des Förderbandes erfolgte, wie bei P 1, durch Schaufeln. Im Vergleich zu Teilversuch P 1 wurde ein kleinerer Bohrungsdurchmesser verwendet.
Vor der Pressung wies das Material, wie bei P 1, eine Feuchte von 9,3 %, eine Temperatur von 20 °C und ein Schüttgewicht von 0,07 kg/dm3 auf. Nach der Pressung wurde eine Feuchte von 7,7 %, eine Temperatur von 47 °C und ein Schüttgewicht von 0,26 kg/dm3 gemessen. Bei diesem Teilversuch P 4 zeigte sich eine schwankende Pressenleistung (zwischen 6 und 18 kW) aufgrund des pulsierenden Materialauswurfes durch die Taschen des Förderbandes, ein unruhiger Pressenlauf, zum Teil leicht anpelletierte und instabile Presslinge, aber ein sehr gleichmäßig zerkollertes Produkt. Der Materialauswurf erfolgte wieder in einen Big Bag.The partial test P 4 was carried out with the same press as P 1.
The feeding of the conveyor belt took place, as in P 1, by shoveling. In comparison to sub-experiment P 1, a smaller bore diameter was used.
Before pressing, the material, as in P 1, had a moisture content of 9.3%, a temperature of 20 ° C. and a bulk density of 0.07 kg / dm 3 . After pressing, a moisture of 7.7%, a temperature of 47 ° C and a bulk density of 0.26 kg / dm 3 was measured. In this sub-experiment P 4 showed a fluctuating press performance (between 6 and 18 kW) due to the pulsating material ejection through the pockets of the conveyor belt, a restless press run, some easily angepelletierte and unstable compacts, but a very evenly crushed product. The material ejection was again in a big bag.

Das anschließende Sichten ergab zwei Fraktionen, deren Kornklassenverteilung in den Figuren 5 als Leichtfraktion und 6 als Mittelfraktion dargestellt sind. Dabei liegen die Kornklassen bei der Mittelfraktion für kleiner 1 mm bei 24,6 %, für den Bereich zwischen 1 mm und 2 mm bei 51,3 %, für den Bereich zwischen 2 mm und 3,15 mm bei 22,2 % und für größer 3,15 mm bei 1,9%. Die kumulierten Kornklassen liegen bei bis 1 mm bei 24,6 %, bis 2 mm bei 75,9 %, bis 3,15 mm bei 98,1 % und insgesamt bei 100 %.Subsequent sifting resulted in two fractions whose particle size distribution in the Figures 5 are shown as light fraction and 6 as the middle fraction. The particle size classes for the middle fraction are 24.6% for smaller 1 mm, 51.3% for the range between 1 mm and 2 mm, and 22.2% for the range between 2 mm and 3.15 mm greater 3.15 mm at 1.9%. The cumulative grain classes are up to 1 mm at 24.6%, up to 2 mm at 75.9%, up to 3.15 mm at 98.1% and a total of 100%.

Die Kornklassen bei der Leichtfraktion liegen für kleiner 1 mm bei 45,6 %, für den Bereich zwischen 1 mm und 2 mm bei 50,1 %, für den Bereich zwischen 2 mm und 3,15 mm bei 4,2 % und für größer 3,15 mm bei 0,1 %. Die kumulierten Kornklassen liegen bei bis 1 mm bei 45,6 %, bis 2 mm bei 95,7 %, bis 3,15 mm bei 99,9 % und insgesamt bei 100 %.The light particle size classes are 45.6% for smaller 1 mm, 50.1% for the range between 1 mm and 2 mm, 4.2% for the range between 2 mm and 3.15 mm, and larger for the range between 2 mm and 3.15 mm 3.15 mm at 0.1%. The cumulative grain classes are up to 1 mm at 45.6%, up to 2 mm at 95.7%, up to 3.15 mm at 99.9% and a total of 100%.

Zusammenfassend kann mit den vorliegenden Ergebnissen festgestellt werden, dass eine größer Matrize zu längeren Fasern und geringeren Homogenität der Kornklassen führt. Für eine Trennung in unterschiedliche Fraktionen ist eine Zerkleinerung mit dem Walzenstuhl vorteilhaft. Eine kleinere Matrize reduziert die Faserlänge, ergibt homogene Fraktionen und erfordert ggf. keine Zerkleinerung durch den Walzenstuhl.In summary, the present results indicate that a larger die leads to longer fibers and less homogeneity of the grain classes. For separation into different fractions, comminution with the roller mill is advantageous. A smaller die reduces the fiber length, gives homogeneous fractions and may not require comminution by the mill.

Claims (15)

  1. A method for processing grass or hay, the method comprising the consecutive steps of:
    a. pre-reducing the grass or hay with a bale breaker and/or a shredder to an average fiber length between 500 mm and 10 mm, preferably between 120 mm and 10 mm;
    b. removing impurities and foreign or extraneous substances by a cyclone;
    c. reducing and fibrillating the grass or hay in a fiber mill;
    d. pulling apart fibers of the grass or hay, wherein the pulling apart and/or isolating of the fibers of grass or hay is accomplished after milling with shape rollers; and
    e. screening and/or sifting the grass or hay by a circulating-air separator and/or a cyclone screener.
  2. The method of processing grass or hay according to claim 1,
    characterized in that
    the reduction and fibrillation of the grass or hay is accomplished in a hammer mill for coarse fiber lengths, in an edge mill for medium fiber lengths and/or in a fine grinding mill for short fiber lengths.
  3. The method for processing grass or hay according to claim 2,
    characterized in that
    coarse fiber lengths have an average fiber length between 10 mm and 3 mm, medium fiber lengths have an average fiber length between 3 mm and 0.5 mm and short fiber lengths have an average fiber length under 0.5 mm.
  4. The method of processing grass or hay according to any of the preceding claims,
    characterized in that
    the bale breaker is a container having a blade rotor.
  5. The method of processing grass or hay according to any of the preceding claims 2 to 4, characterized in that
    the precut and cleaned grass or hay is fed to the hammer mill, edge mill and/or fine grinding mill by a material-metering screw.
  6. The method of processing grass or hay according to any of the preceding claims 2 to 5,
    characterized in that
    the edge mill has at least one roller, preferably three rollers, which continuously grind the pulp against a die, in particular a perforated die.
  7. The method of processing grass or hay according to any of the preceding claims,
    characterized in that
    following the screening and/or sifting of the grass or hay, a predefined fraction, in particular a coarse fraction, is removed and preferably packed away in a filling unit.
  8. The method of processing grass or hay according to any of the preceding claims,
    characterized in that
    the grass or hay is separated, by the screening and/or sifting, into at least three fiber length fractions, wherein the coarse fraction has an average fiber length between 10 and mm and 3 mm, the medium fraction has an average fiber length between 3 mm and 0.5 mm and the short fraction has an average fiber length below 0.5 mm.
  9. The method for processing grass or hay according to any of the preceding claims,
    characterized in that
    different fiber length fractions, in particular coarse, medium and/or short fiber lengths of the grass or hay are mixed in predefined portions following screening and/or sifting and prior to pelleting.
  10. The method for processing grass or hay according to any of the preceding claims,
    characterized in that
    the grass or hay is moistened by means of a water-dosing system prior to pelleting.
  11. The method for processing grass or hay according to any of the preceding claims,
    characterized in that,
    to produce the pellets, the pellet press presses the pulp through a die, in particular a perforated die, by at least one edge roller.
  12. The method for processing grass or hay according to claim 11,
    characterized in that
    the pellets have a preferably cylindrical basic shape, with a diameter measuring roughly between 40 mm and 2 mm, preferably between 20 mm and 3 mm, in particular between 10 mm and 4 mm and preferably about 8 mm or 4 mm.
  13. The method of processing grass or hay according to any of the preceding claims,
    characterized in that
    the method is carried out using a device that is explosion-proof, particularly with respect to dust.
  14. The method of processing grass or hay according to any of the preceding claims,
    characterized in that
    the hay has a moisture content between 0% und 15%, preferably between 8% and 10% and, further preferably, the grass or hay is the second harvest within one growth period.
  15. A method according to any of the preceding claims for producing paper pulp from grass or hay.
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