JP2003519581A - 木材料を破砕分解する装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、移送装置と少なくとも１つの破砕分解容器とを有する、セルロースおよび／またはリグノセルロースを含む材料からなる木材料片、特にチップボード、中密度のファイバーボードなどを破砕分解する装置に関するものであり、同装置は、破砕分解容器と移送装置が、ハウジング固定の外側ジャケットとその内部に配置された、予め設定可能なピッチの螺旋を設けられた駆動可能な軸とを備えた少なくとも１つの共通の詰込みスクリューコンベア（１）として形成されており、その場合に木材料は詰込みスクリューコンベア（１）の軸方向に外側ジャケットの供給開口部から端面側の排出開口部へ軸方向（移送方向）に移送され、かつ供給開口部と排出開口部の間において外側ジャケットに、蒸気のための導入開口部（７）が設けられていることを、特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、主請求項の上位概念に記載の木材料を破砕分解する装置とそれを実
施する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の装置は知られている（ＤＥ１９８１９９８８Ａ１）。この装置におい
ては、スクリューコンベアとして形成されている移送装置が、破砕材料を含浸お
よび膨潤筒を通して移送するために用いられ、第１のスクリューコンベアは、す
でに破砕分解された材料を破砕分解筒から移送するために用いられる。本来の破
砕分解筒においては、破砕分解材料はスクリューコンベアによっては移送されな
い。装置は、圧力下で破砕分解する際に充填筒が適当な手段によって圧密に閉鎖
可能でなければならない、という欠点を有している。破砕分解された材料の搬出
も、適切に圧密に構成しなければならない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の課題は、木材料の連続的な、そしてそれに伴って簡単かつ経済的な破
砕分解を可能にする装置および方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この課題は、方法主請求項ないしは装置主請求項の特徴部分の特徴を有する、
この分野に基づく装置およびこの分野に基づく方法によって解決される。

【０００５】 驚くべきことに、少なくとも３つの詰込みスクリューコンベアを相前後して配
置することが、破砕分解材料を最後まで案内することを可能にし、その場合に破
砕分解処理が圧力下でも実施できる程度に、充填材料が詰込みスクリューコンベ
アを密封することが明らかにされた。その場合に蒸気は、好ましくは少なくとも
２バールの圧力下で、詰込みスクリューコンベアの配置の最初または最後のもの
ではない、詰込みスクリューコンベアの１つへ導入される。５つ以上の詰込みス
クリューコンベアの配置で作動されると効果的であり、その場合に蒸気は相前後
して配置された詰込みスクリューコンベアの中央部分へ、たとえば５つの詰込み
スクリューコンベアが配置されている場合には第３の詰込みスクリューコンベア
へ導入される。その場合に端縁側の詰込みスクリューコンベアにおいては、外気
圧まで降下する可能性のある圧力降下が観察されることがあり得るが、その場合
に中央の部分において配置は、１１バールまでの過圧とすることのできる、しか
し少なくとも２から３バールの過圧となる、作業圧力の維持をもたらす。

【０００６】 このように本発明により完全に連続的に案内される方法の本質的な利点は、特
に、設備における面倒なシール手段を省くことができ、それにもかかわらず連続
的な作動が可能なことにある。それによって設備部分を開放し次に密封すること
なしに作業が可能となり、それによってエネルギも有害物質も設備から流出する
ことはできない。従って装置は、経済的な観点においてもエコロジーの観点にお
いても最適に駆動されることができる。

【０００７】 本発明に基づく方法においては、特に少なくとも５つの詰込みスクリューコン
ベアを使用する場合には、２〜１１バールの過圧の破砕分解圧力が維持され、そ
の場合に好ましくは２〜８バールの領域で、そして特に３〜６バールの領域の過
圧で作業される。４バールの過圧を有する蒸気を導入する場合に、蒸気導入個所
における破砕分解温度は、約１４３℃である。

【０００８】 スクリューコンベアの通過によって破砕分解すべき材料は移送されるだけでな
く、同時に均質化もされるので、互いに接する粒子の摩擦によって機械的に連続
的な破砕がもたらされ、かつ化学的な加水分解が容易にされる。それによって小
片の破砕分解は加速され、それによってスクリューコンベア内に数分滞留するだ
けで、十分な破砕分解がもたらされる。加水分解耐性の木材料の場合には、ｐＨ
値の上昇または下降のような、適当な手段によって加水分解を支援することがで
きる。

【０００９】 従って破砕されたチップボード破片の充填から完全に破砕分解された、湿った
木パルプまでの破砕分解プロセスは、多数の、少なくとも３つの互いに相前後し
て接続されたスクリューコンベアによって行われる。この圧密の詰込みスクリュ
ーコンベアは、多数の機能を満たす。一方で、小片の互いに対する摩擦により移
送も、連続的な破砕と加水により膨潤された木パルプの加水分解も行われ、そし
て他方ではパイプ・スクリューコンベア・システム内部の水，蒸気および熱の吸
収により本来の破砕分解プロセスが行われる。その場合にモジュール構造の構築
が可能であって、その場合に多数の構造の等しいスクリューコンベアと、駆動シ
ステムも使用することができ、それがコストを著しく減少させる。

【００１０】 互いに独立して制御可能な詰込みスクリューコンベアと駆動システムによって
、送り速度を与えられたプロセス条件に適合させることができ、その場合に最大
の限界は、移送システムの寸法設計と破砕分解の反応速度のみによって与えられ
る。

【００１１】 全方法案内は圧力下で行われるので、圧密の設備が必要であって、それは、破
砕分解プロセスから周囲へ有害な放出が達することはない、という利点を有して
いる。設備は廃水なしで駆動することもできるので、それによって環境保護追求
が多いに考慮される。

【００１２】 破砕分解すべき材料が投入される、第１の詰込みスクリューコンベアに予め暖
められた水を充填すると効果的であることが明らかにされている。その場合に約
２０〜９５℃の水温を使用することができる。

【００１３】 設備内部のスクリューコンベアによる移送は、木パルプの均質化と、移送の間
の常に互いに対する摩擦を介して、良好で連続的な破砕を可能にし、それが良好
な表面濡れをもたらす。それによって蒸気の熱含量をパイプ長さ全体にわたって
利用することができる。というのは、互いに摩擦し合うことにより常に、くっつ
いている層が機械的に剥がれて、その下にあるまだ剥がれていない層が露出して
、その層はその後蒸気によって容易に捕捉されるからである。より高いプロセス
圧を介して、処理をさらに加速することができる。

【００１４】 排ガス熱は、ほぼ完全に利用されて、従来技術に基づく非連続的な駆動に比較
して失われることはない。湿った、破砕分解されたパルプの熱は、最後の詰込み
スクリューコンベアを出た後に、最短距離で乾燥機への移送が行われることによ
り、付加的に利用することができる。それによって熱損失と乾燥の手間が減少さ
れる。

【００１５】 送り速度の制御を用いて、破砕分解材料の水，蒸気および熱の吸収を極めて正
確に調節することができ、それがプロセスパラメータ、特にエネルギ使用、のさ
らなる最適化と最適なプロセスガイドを可能にする。

【００１６】 詰込みスクリューコンベアの配置は、任意に互いに相前後させることができる
。空間的な理由から、それぞれの詰込みスクリューコンベアの出口が後段の詰込
みスクリューコンベアの入口領域へほぼ直角に連通している配置が、効果的であ
る。

【００１７】 本発明によれば、材料移送の間移送すべき材料内の圧力を構築することを可能
にする詰込みスクリューコンベアが使用される。詰込みスクリューコンベアとも
称されるこの種のスクリューコンベアは、たとえば片側が軸承されたスクリュー
コンベアであって、その出口開口部は軸方向に延びている。そのスクリューコン
ベアは累進的ないしは逓減的なピッチを有することができ、すなわち螺旋間の間
隔は、巻き当たり増大し、ないしは減少する。

【００１８】 木材料の加水分解へ本質的な影響を有するのは、破砕分解温度である。破砕分
解に使用される蒸気の圧力が高くなるほど、それだけ破砕分解温度が高くなる。
４バールの過圧の蒸気圧においては、温度は約１４３℃になる。約８バールの大
きさの破砕分解圧力においては、木の種類と他のプロセスパラメータに従って、
木屑の望ましくない着色がもたらされる場合がある。従って、使用される蒸気圧
は入念に監視されなければならない。一般的には、２〜１１バールの間、好まし
くはしかし２〜８バール、そして特に約３〜６バールの過圧が選択される。

【００１９】 詰込みスクリューコンベアによる移送速度は様々であり、それは使用されるス
クリューコンベアの数に応じて変化することができる。比較的多くの数のスクリ
ューコンベアにおいては、装入速度を増大させることができ、数が小さい場合に
は、破砕分解に必要な滞留時間を保証するために、低下させなければならない。
使用される圧力に従って破砕分解は、一般には約３０分、好ましくは２０分の滞
留時間後に、完全にもたらされるので、３つより多くのスクリューコンベアを使
用する場合には、詰込みスクリューコンベア当たりの滞留時間はわずか数分とな
る。従来の非連続的な破砕分解方法に対して、これは破砕分解時間の著しい短縮
を意味している。

【００２０】 前述の条件のもとで、一般に、分当たり数回転、たとえば３〜１０回転／分の
大きさの回転数が達成される。

【００２１】 第１の詰込みスクリューコンベアにおける材料投入の際に、予め加熱された水
を添加すると好ましいことが明らかにされた。水温は２０〜９５℃とすることが
できる。水は、装入された木材料と協働して、破砕分解に使用される過圧を外部
雰囲気に対して付加的に密封する。

【００２２】 破砕分解すべき木材料は、破砕分解前におおまかに破砕され、その場合に約３
〜１０ｃｍ、好ましくは３〜５ｃｍの大きさの小片大きさとすることが、特に効
果的であることが明らかにされている。２ｃｍ以下にする破砕はもはや好ましく
はない。というのは、コーティングまたは他の混加物の分離が難しくなるからで
ある。

【００２３】 たとえば個々の詰込みスクリューコンベアの良好な密封による好ましい条件の
もとでは、互いに相前後して配置された３つのスクリューコンベアによってすで
に、中央のスクリューコンベアにおいて導入される蒸気の圧力に相当する破砕分
解圧が維持されることが明らかにされている。３つ以上の詰込みスクリューコン
ベアを配置する場合には、望ましい反応圧力のゾーンがさらに拡大されるので、
個々の詰込みスクリューコンベアの通過速度を上昇させることができる。

【００２４】 好ましくは材料の装入側の第１の詰込みスクリューコンベアに、高圧ロックが
設けられる。出口側においては、圧力制御は必ずしも必要ではない。というのは
ここでは圧力は周囲圧まで下降する可能性があるからである。

【００２５】

【発明の実施の形態】

次に、図面と例を用いて本発明を以下で詳細に説明する。 図面において、図１は、発明的な方法を実施するための、全部で５つの詰込み
スクリューコンベアを有する本発明に基づく装置の構造を示している。

【００２６】 例１： ５つの詰込みスクリューコンベアは、各詰込みスクリューコンベアの軸方向の
出口が、側方へほぼ直角に開いた後続の詰込みスクリューコンベアの入口領域へ
連通するように、互いに相前後して配置された。詰込みスクリューコンベア間の
すべての接続は圧密に構成された。

【００２７】 詰込みスクリューコンベアは、統一的に４００ｍｍの直径と２．５ｍの長さを
有していた。駆動は、１０ｋＷの統一的な出力の電動機によって行われた。第１
の詰込みスクリューコンベアには、充填状態表示器を備えた高圧ロックが設けら
れた。

【００２８】 第３の詰込みスクリューコンベアの中央には蒸気供給導管７が配置され、その
蒸気供給導管７は５バールａｂｓの飽和蒸気のための蒸気源と接続された。最後
の詰込みスクリューコンベアは、その端部に排蒸気吸出し装置を有している。

【００２９】 第１の詰込みスクリューコンベアに、約８×８×２０（ｃｍ³）の小片大きさ
に破砕されたチップ材料が投入された。スクリューコンベアは、約９０℃の温度
を有する予め加熱された水により充填された。

【００３０】 詰込みスクリューコンベアの送り速度は、各詰込みスクリューコンベアにおい
て約５分の滞留時間が得られるように、制御された。第３の詰込みスクリューコ
ンベアの蒸気供給導管内へ、飽和蒸気が約４バールの過圧で装入された。 最後の詰込みスクリューコンベアの出口に生じる木屑は、視覚的にも、また小
片としての大きさにおいても、ほぼ通常の新しい木屑に相当した。

【００３１】 図１に示す装置は、互いに相前後して配置された５つの詰込みスクリューコン
ベア１，２，３，４および５を有しており、それらは駆動モータ６によって駆動
される。各スクリューコンベアの軸方向の出口領域は、後段の詰込みスクリュー
コンベアの入口領域へ軸方向に直角にフランジ止めされており、その場合に圧密
の結合が使用される。詰込みスクリューコンベア３は蒸気供給導管７を有してお
り、その蒸気供給導管は飽和蒸気源と接続されている（図示せず）。詰込みスク
リューコンベア１は、破砕分解材料を装入するための装入装置８を有している。
最後のスクリューコンベア５の端部には、排蒸気吸出し装置またはばねシールド
９が配置されている。

【００３２】 図１に示す装置は、それぞれ駆動モータ６によって駆動される、全部で５つの
圧力スクリューコンベアまたはいわゆる詰込みスクリューコンベア１，２，３，
４および５を有している。第１のスクリューコンベアにおいては、材料供給とし
て好ましくはすでに予め破砕された木材料片の供給が行われる。最後のスクリュ
ーコンベア５においては、端面側の排出開口部にばねシールドが設けられている
。５つの詰込みスクリューコンベアは、互いに相前後して配置されており、かつ
同時に木材料片のための破砕分解容器として、および移送装置として用いられる
。各詰込みスクリューコンベアは、ハウジング固定の外側ジャケット１０とその
中に配置された、周りに予め定められたピッチの螺旋１２を備えた駆動可能な軸
１１とを有している。螺旋のねじ山の間および（内側の）軸と（外側の）外側ジ
ャケットとの間において、小片が移送される。詰込みスクリューコンベア２，３
，４，５は、図示の実施例においてはそれぞれ等しいが、互いに対しては場合に
よっては異なるピッチの螺旋を有している。

【００３３】 それに対して詰込みスクリューコンベア１は、変化する直径ないしはピッチを
備えた螺旋１３を有している。

【００３４】 圧力スクリューコンベアと詰込みスクリューコンベア３は、それぞれ水平に配
置されている。それに対して、詰込みスクリューコンベア２と４はそれに対して
角度をもって、好ましくは垂直に配置されている。

【００３５】 個々のスクリューコンベアは、木材料片が詰込みスクリューコンベアの軸方向
（移送方向）１４において外側ジャケット１０の供給開口部１５から端面側の排
出開口部１６へ軸方向（移送方向）１４に移送されるように、互いに相前後して
接続されており、その場合に供給開口部と排出開口部との間において外側ジャケ
ット１０に、蒸気のための導入開口部７が設けられている。詰込みスクリューコ
ンベア２には、水、好ましくは温水のための流入開口部１７を設けることができ
る。すべての詰込みスクリューコンベア、あるいは少なくともその一部は、加熱
可能に形成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ ，ＺＷ (72)発明者 カラツィプール，アリレザ ドイツ国 デー37079、ゲッティンゲン、 インデアシュトラウト 10ビー (72)発明者 ノニンゲル、クルト ドイツ国 デー59469、エンゼ、ホッペガ ルテン16番地 Ｆターム(参考） 2B260 AA20 BA02 BA18 BA20 EB02 EB06 EB11 EB42 EC07 3F040 BA01 DA08 EA01 EA02 4D067 BB11 BB12 CB01 EE32 GA11

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移送装置と、少なくとも１つの破砕分解容器とを備えた、セ
   ルロースを含むおよび／またはリグノセルロースを含む材料からなる木材料片、
   特にチップボード、中密度のファイバーボードなどを破砕分解する装置において
   、 破砕分解容器と移送装置が、ハウジング固定の外側ジャケット（１０）と、そ
   の中に配置された、予め設定可能なピッチの螺旋（１２）を設けられた、駆動可
   能な軸（１１）とを有する少なくとも１つの共通の詰込みスクリューコンベア（
   １，２，３，４，５）として形成されており、その場合に木材料片が詰込みスク
   リューコンベア内で外側ジャケット（１０）の供給開口部（１５）から端面側の
   排出開口部（１６）へ軸方向（移送方向）１４に移送され、かつ 供給開口部（１５）と排出開口部（１６）との間において外側ジャケット（１
   ０）に、蒸気のための導入開口部（７）が設けられていることを特徴とする木材
   料を破砕分解する装置。
2. 【請求項２】 ３つ以上の詰込みスクリューコンベアが設けられており、 これらは、移送方向前方にある詰込みスクリューコンベアの排出開口部が、移
   送方向においてその後方に配置された詰込みスクリューコンベアの供給開口部と
   圧密に接続されるように、互いに相前後して配置されており、 移送方向において最初の詰込みスクリューコンベアと最後の詰込みスクリュー
   コンベアとの間の詰込みスクリューコンベアのいずれかに、蒸気導入開口部が設
   けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 導入開口部が圧力蒸気開口部として形成されていることを特
   徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 移送方向最後の詰込みスクリューコンベアの排出開口部に、
   排蒸気吸出し装置またはばねシールドが設けられていることを特徴とする請求項
   １から３までのいずれか１項に記載の装置。
5. 【請求項５】 全体として５つの相前後して配置された詰込みスクリューコ
   ンベアが設けられていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に
   記載の装置。
6. 【請求項６】 多数の詰込みスクリューコンベアが、その軸方向の向きにお
   いて、それぞれ互いに角度をもって、好ましくは直角に配置されていることを特
   徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
7. 【請求項７】 詰込みスクリューコンベアは、移送方向において一部は水平
   に、一部は垂直に配置されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれ
   か１項に記載の装置。
8. 【請求項８】 詰込みスクリューコンベアの少なくとも１つは、加熱可能に
   形成されており、かつ／または 詰込みスクリューコンベアの少なくとも１つにおいて、螺旋のピッチは一定で
   はなく、移送方向に増大し、あるいは減少することを特徴とする請求項１から７
   までのいずれか１項に記載の装置。
9. 【請求項９】 移送装置と破砕分解容器とを使用して、リグノセルロースを
   含む材料からなる木材料、特にチップボード、中密度のファイバーボードおよび
   リグノセルロースを含む材料から形成された他の残余材料と廃棄物を破砕分解す
   る方法において、 木材料が少なくとも３つの相前後して圧密に配置された詰込みスクリューコン
   ベアによって連続的に移送されて、その際に詰込みスクリューコンベア内に発生
   する剪断力と摩擦力の作用を受け、 詰込みスクリューコンベアのうちの、最初または最後の詰込みスクリューコン
   ベア以外の、少なくとも１つのスクリューコンベアに、蒸気が圧入されることを
   特徴とする木材料を破砕分解する方法。
10. 【請求項１０】 蒸気が、少なくとも２バールの過圧で圧入されることを特
    徴とする請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 スクリューコンベアの奇数の配置において、同スクリュー
    コンベアの中央のものに蒸気が圧入されることを特徴とする請求項９または１０
    に記載の方法。
12. 【請求項１２】 スクリューコンベアの偶数の配置においては、中間のスク
    リューコンベアの１つへ蒸気が圧入されることを特徴とする請求項９または１０
    に記載の方法。
13. 【請求項１３】 蒸気が、２〜１１バールの過圧を有することを特徴とする
    請求項９から１２までのいずれか１項に記載の方法。
14. 【請求項１４】 木材料は、破砕分解前に、少なくとも５ｃｍ×５ｃｍの小
    片大きさに破砕されることを特徴とする請求項９から１３までのいずれか１項に
    記載の方法。
15. 【請求項１５】 詰込みスクリューコンベアがさらに加熱されることを特徴
    とする請求項９から１４までのいずれか１項に記載の方法。