SE500841C2 - Förfarande vid tillverkning av fiberskivor - Google Patents

Description

500 841 2 området 170-l80°C. Vid framställning av hårda eller halv- hårda skivor underkastas fiberarken dessutom behandling i en högtryckspress, lämpligen en s k etagepress. Närmare bestämt pressas arken mellan pressviraförsedda plåtar under ett tryck av storleksordningen 35-40 kg/cmz samti- digt som de underkastas en temperatur av exempelvis 200°C.

Därefter värmehärdas desamma vid temperaturer inom området 160-2l5°C under exempelvis 5 à 7 timmar, varvid erhålls en kompakt, hållfast och vattenresistent skiva vars tjocklek (vanligast 2-9 mm) normalt är påtagligt mindre än de porösa skivornas tjocklek (vanligast 9-25 mm). Oavsett utförande utnyttjas såsom bindemedel mellan fibrerna i skivan trämaterialets naturliga innehåll av lignin och hartsprodukter som frigörs i samband med flis- eller spån- kropparnas defibrering.

Kort redogörelse för uppfinninggtanken Föreliggande uppfinning utgår från den överraskande insikten att det icke blott är möjligt utan även synnerli- gen fördelaktigt att såsom fiberråvara istället för eller såsom komplement till konventionell vedråvara i form av flis eller spån använda det material som stipuleras i patentkravets 1 kännetecknande del, nämligen sådana för- packningskapslar som ursprungligen förfärdigats av termo- plastbelagd kartong. Termoplastbelagd kartong tillverkas principiellt utifrån ett eller flera skikt av fibermassa av vilka åtminstone ett utgörs av en halvkemisk massa, varjämte åtminstone ett av den färdiga kartongens ytskikt beläggs med en termoplast i form av polyetylen, vars väsentligaste uppgift är att förläna kartongen god vätske- beständighet. Polyetylenbelagd kartong kan därför på ett fördelaktigt sätt utnyttjas i förpackningskapslar för för- varing av i synnerhet sådana vätskor som drycker, t ex mjölk, juice, saft, etc. Ej sällan förses den invändiga ytan av i dylika kapslar ingående kartong med en invändig beklädnad i form av aluminiumfolie (vanligt förekommande i samband med juiceförvaringskapslar). Dylika kapslar, som dagligen distribueras i totalt sett extremt stora mängder 500 841 3 i nutidens samhällen, har tidigare betraktats främst såsom ett miljöproblem snarare än såsom en råvaruresurs. Ett vanligt sätt att nyttiggöra det material som ingår i kar- tongkapslar har tidigare varit att helt sonika förbränna kapslarna för att på så sätt tillgodogöra sig materialets energiinnehåll. På senare tid har även utförts försök att tillvarata kartongens innehåll av fibrer i det yttersta syftet att kunna utnyttja dessa såsom returfibrer vid framställning av enklare kvaliteter av papper. Emellertid har dessa försök rönt ringa framgång dels beroende på förekomsten av den förhållandevis stora mängd polyetylen- plast som integrerat ingår i kartongmaterialet, dels bero- ende på det faktum att fibrerna vid papperstillverkning aldrig underkastas så höga temperaturer att desamma steri- liseras. I praktiken uppgår mängden polyetylen till cirka vikt-% av kartongmaterialets totala vikt och därest kartongen ävenledes är belagd med en metallfolie reduceras cellulosafiberinnehållet i kartongen till betydligt under 80 vikt-%. Fibrerna i kartongen kan icke användas såsom returfibrer för pappersframställning med mindre än att de- samma först noggrant àtskiljs från plast- och metallfolie- materialen; något som kräver en tämligen komplicerad och svårstyrd tvättningsprocess som är mycket kostsam att realisera. Redan ekonomiska skäl omöjliggör därför i prak- tiken återvinning av kartongfibrer för pappersframställ- ningsändamál.

Genom föreliggande uppfinning skapas för sådan i för- packningskapslar i stor mängd förekommande kartong ett helt nytt användningsområde på vilket det icke blott är möjligt utan även tekniskt mycket fördelaktigt att nyttja just sådan kartong som innehåller påtagliga mängder poly- Sålunda har utförda försök visat att detta plast- material mjukgörs och smälter under den värmebehandling etylen. som konventionellt förekommer då fiberrávaran torkas och/eller pressas i samband med gängse tillverkning av fiberskivor eller board. När plasten smälter kommer den- samma att ombesörja eller åtminstone i hög grad bidra till 500 841 4 en synnerligen intim sammanbindning av fibrerna i det fibernätverk som slutgiltigt bildar den önskade skivan.

Motsättningsvis till det naturliga bindemedel i form av lignin och diverse hartsprodukter som ingår i relativt begränsade mängder i träflis resp -spån utgör ett ca %-igt innehåll av polyetylenplast i konventionella returkartongkapslar en bindemedelsmängd som, rätt utnytt- jad, ger starkare bindning eller s k förnätning av fiber- strukturen än ligninet. Av detta skäl är den i retur- kartongkapslarna ingående polyetylenplasten icke att be- trakta såsom en källa till svårigheter utan fastmer såsom en sannskyldigt fördelaktig resurs som förlänar de färdiga skivorna egenskaper som åtminstone i vissa avseenden, näm- ligen med avseende på elasticitetsmodul, hydrofobi och är förbättrade i jämförelse med mot- svarande egenskaper hos konventionella träfiberskivor. vätskebeständighet, Till yttermera visso har det visat sig att aluminiumfolie, därest sådan medföljer kapslarna, låter sig automatiskt desintegreras i samband med den under alla omständigheter nödvändiga kartongdefibreringen och kan medfölja fibrerna i såväl mäld som ark utan att ge upphov till vare sig negativa eller positiva konsekvenser.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På bifogade ritningar är: FIG 1 en översiktlig, extremt förenklad perspektivvy illustrerande en skivtillverkningsanläggning av i allt väsentligt samma slag som konventionellt an- vänds för tillverkning av träfiberskivor, FIG 2 en förstorad perspektivvy av en i anläggningen enligt fig 1 ingående desintegrator, och FIG 3 en schematisk illustration av en i anläggningen ingående station för behandling av inkommande råvara i form av returkartongkapslar.

Detaljerad beskrivning av ett utförande av uppfinningen I fig 1 betecknar 1 generellt en desintegrator eller desintegratorstation till vilken fiberråvara kan tas in från ett upplag 2 via en transportör 3, t ex av det slag 500 841 som inbegriper en eller flera transportskruvar. Med 4 be- tecknas generellt en upptagningsmaskin som på konventio- nellt sätt inbegriper en vira 5, åtminstone en mäldlåda 6 och en eller flera pressar 7 samt en med 8 betecknad kapanordning med hjälp av vilken en på viran frammatad fiberbana kan kapas till enskilda ark. Efter nämnda anord- ning följer ett rullbord 9 nedströms vilket finns en i sin helhet med 10 betecknad etagepress vilken ävenledes tjänar såsom torkstation. I denna station kan varje ankommande fiberark allt efter behov dels pressas med önskat tryck, dels underkastas värmebehandling vid önskad temperatur.

Från press- och torkstationen 10 överförs sådana behand- lade fiberskivor som skall hårdgöras via en vagn ll till en härdkammare 12 vilken efterföljs av en befuktnings- kammare 13 samt slutligen en utlastningsstation 14.

Nu hänvisas till fig 2 som i förstorad skala illust- rerar utformningen av desintegratorstationen 1. I denna station ingår en ficka 15 i vilken kan mottagas fiber- råvara från transportören 3. Till ett undre utlopp på fickan är ansluten en skruvmatare 16 medelst vilken rå- varan kan befordras till en kolonnformig förvärmare 17 med vilken är förbunden en rörledning 18 för tillförsel av ånga. I förvärmarens botten finns en omrörare 19. Fiber- råvara som matas in i förvärmaren väts och underkastas värmebehandling medelst den via ledningen 18 tillförda ångan, varigenom råvaran mjukgörs i syfte att initiera en defibrering. Från förvärmaren förs råvaran vidare med hjälp av en andra skruvmatare 20 till en i sin helhet med 21 betecknad defibrator i vilken ingår en kvarn eller ett malhus vari råvaran i huvudsak fullständigt defibreras eller desintegreras under bildande av en massa av huvudsakligen enskilda fibrer. Från defibratorn 21 förs fibermassan vidare via en tredje skruvtransportör 22 vari ingår en ångseparator för att slutligen matas ut via ett utlopp 23 som i sin tur är anslutet till ett massakar 24 (se fig 1). Till massan kan tillsättas vatten via en vattentillförselledning 25, närmare bestämt i syfte att 500 841 6 späda fibermassan i vattnet under àstadkommande av en mäld med lämplig torrhalt (t ex inom området 0,5-2,0, lämpligen cirka 1%).

Så långt den i fig 1 och 2 visade anläggningen hit- tills beskrivits är densamma i allt väsentligt tidigare känd och utformad för att möjliggöra framställning av fiberskivor utifrån vedråvara, företrädesvis i form av flis och/eller spån.

I enlighet med uppfinningen används istället för ved- råvara eller såsom komplement därtill sådana förbrukade förpackningskapslar som initiellt förfärdigats av plast- belagd kartong, enkannerligen sådan kartong som belagts med polyetylen eller annan likvärdig termoplast. För att i praktiken möjliggöra utnyttjande av dylika kapslar för ovan relaterade skivtillverkning måste kapslarna i ett första steg grovsönderdelas och tvättas. I fig 3 illustre- ras hurusom i en station före desintegratorns l mottagar- ficka 15 ingår en (schematiskt visad) sönderdelaranordning 26 för grovsönderdelning, en tvättanordning eller -tank 27 samt lämpligen även en pressmaskin 28 med hjälp av vilken sönderrivna och tvättade kartongstycken kan pelleteras eller formas och komprimeras till pellets- eller brikett- artade kroppar vilka lättare än olikformiga kartongstycken låter sig transporteras genom ifràgakommande skruvtran- sportör till desintegratorn 1. Mellan pressmaskin 28 och tvätttanken är anordnad en sil 29 för avvattning av tvättade kartongstycken. Före grovsönderdelningsanord- ningen 26 är anordnad en skruvtransportör 30 i vilken kan mottagas olika former av returkapslar 31 från lämpligt upplag eller förråd 32 vid sidan av fickan. I praktiken kan kapslarna 31 utgöras av källsorterade mjölk-, juice- eller saftförpackningar av det slag som i stora mängder distribueras via dagligvaruhandeln och som efter förbruk- ning av innehållet kastas av konsumenten. I kapselsorti- mentet kan även ingå sådana förpackningar som är invändigt beklädda med en metallfolie, vanligen aluminiumfolie. Ãvenledes är det tänkbart att såsom råvara utnyttja sådana 500 841 7 kapslar som blivit defekta vid tillverkningen och som sålunda icke kunnat användas för faktisk förvaring av drycker.

Sönderdelningsanordningen 26 kan utgöras av varje känd eller godtycklig anordning, t ex en skruvsönderdela- re, som lämpar sig för att effektivt riva sönder stora mängder kartong per tidsenhet. Tvättanordningen 27 arbetar lämpligen med vatten såsom tvättande medel. Eventuellt kan till tvättvattnet tillsättas kemiska rengöringsmedel i och för ernående av optimal reningseffekt. Det är betydelse- fullt att tvättanordningen 27 är anordnad nedströms sön- derdelaren 26 för att möjliggöra tvättning av de sönder- delade, förhållandevis små kartongstycken som har såväl ytterytan som innerytan exponerade för tvättvätskan. Det må även påpekas att kartongmaterialet automatiskt kommer att avvattnas då detsamma agglomeras och komprimeras i pressmaskinen 28, varigenom detsamma ges önskad torrhalt i samband med att det når fram till desintegratorns 1 förvärmare 17.

I den i fig 3 visade stationen ingår även en renings- bassäng 33 från vilken tvättvatten kan återföras till tvättningstanken 27 via ett cirkulationsledningssystem 34.

Från det förråd 35 av pellets som utmatas från pressma- skinen 28 kan materialet vidareföras till desintegrator- stationen l via den i fig 1 visade transportören 3.

I praktiken kan den uppfinningsenliga användningen av returkartongkapslar såsom fiberråvara förverkligas på ett antal alternativa sätt. I enlighet med ett första alterna- tiv kan nämnda material användas såsom enda fiberråvara i varje enskild skiva. Det är även tänkbart att utnyttja en blandning av å ena sidan returfibrer utvunna ur förbrukad kartong och å andra sidan fibrer som pá konventionellt sätt utvunnits ur vedråvara, såsom flis eller spån. Enligt ett tredje alternativ är det möjligt att bygga upp den enskilda fiberskivan av tvâ eller flera skikt av fibrer med olika karakteristika varvid åtminstone ett av skikten helt eller delvis åtstadkoms med hjälp av returfibrer från 500 841 kartong.

I ett föredraget utförande kan mängden kartongreturfibrer i den färdiga skivan ligga inom området 80-100%.

Själva tillverkningen av fiberskivorna utifrån kartongreturfibrer såsom enda eller partiell fiberråvara genomförs, med undantag för behandlingen av materialet mellan upplaget 32 och desintegratorns mottagarficka 15, på i huvudsak samma sätt som vid konventionell tillverk- ning medelst fibrer från vedråvara. Från desintegratorn 1 förs sålunda fibermassan i mäldform ut på upptagnings- maskinens vira 5 och avvattnas under bildande av en i huvudsak jämntjock, sammanhängande fiberbana i vilken fib- rerna hålls samman åtminstone provisoriskt i ett jämförel- sevis fluffigt nätverk. Medelst kapanordningen 8 delas fiberbanan i på varandra följande, enskilda ark vilka överförs till torkstationen 10 i vilken desamma under- kastas värmebehandling och eventuellt även pressning i syfte att avdriva ytterligare vatten och åstadkomma intim sammanbindning av fibrerna i nätverket för att av det enskilda arket bilda en skiva med styv karaktär. Vid framställning av hårda fiberskivor sker därefter även en behandling i härdkammaren 12 och befuktningskammaren 13.

Under värmebehandlingen i torkstationen 10 sker en uppvärmning av fibrerna till åtminstone 150°C varigenom den på fibrerna avsatta termoplasten smälts. Den smälta plasten flyter ut och bildar diminutiva förbindelsepunkter mellan enskilda fibrer i nätverket under säkerställande av extremt stark förnätning. Genom att termoplast ingår i utgångsmaterialet i så stor mängd som cirka 15% kommer ett mycket stort antal bindningar att skapas, varigenom icke blott erhålls nämnda starka förnätning utan även en långtgående hydrofobering av den färdiga skivan, dvs skivan erhåller mycket god vattenresistens. I detta sammanhang skall även omnämnas en annan väsentlig fördel med fiberråvarans stora termoplastinnehåll. Plasten mjukgörs redan i samband med behandlingen i stationen 1, 500 841 9 varigenom plasten tenderar att till fiberns lumen binda sådana fibriller som eljest vid den efterföljande avvatt- ningen på viran 5 skulle försvåra vattnets genomträngning genom fiberbanan. Med hjälp av den förhållandevis stora mängden termoplast erhålls sålunda en mäld som lätt låter sig avvattnas på viran. Utförda försök har visat att halv- kemisk massa i rent tillstånd (dvs utan termoplast) ger en avvattningsgrad av cirka 40” chopperriegler, medan mot- svarande massa med omkring 15% termoplastinblandning ger en avvattningsgrad av storleksordningen 10” chopper- riegler.

Uppfinningens fördelar är uppenbara. Returkartong- kapslar för olika former av drycker förekommer i stora mängder ooh kan efter källsortering uppsamlas till en för skivtillverkaren låg kostnad för att därefter icke blott vara möjliga att använda såsom fiberråvara utan även ge påtagliga tekniska vinster i form av förbättrad avvatt- ningsgrad, ökad elasticitetsmodul hos den färdiga skivan, liksom även förbättrad vattenresistens och ökad hållfast- het i jämförelse med motsvarande skivor förfärdigade ut- ifrån endast vedråvara. Till yttermera visso möjliggör uppfinningen för förpackningstillverkaren att på ett enkelt och kostnadseffektivt sätt uppfylla förekommande krav på återanvändning av förpackningsmaterialet.

Claims (5)

500 841 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. Förfarande vid tillverkning av fiberskivor, inne- fattande stegen att desintegrera en fiberràvara under fri- läggning av enskilda fibrer ur denna, att späda fibrerna i vatten under bildande av en mäld vilken fördelas på en vira (5) och avvattnas under bildande av en i huvudsak jämntjock, sammanhängande fiberbana i vilken fibrerna hålls samman åtminstone provisoriskt i ett jämförelsevis fluffigt nätverk, att dela nämnda fiberbana i på varandra följande enskilda ark avsedda att bilda skivor och att överföra fiberarken till en torkstation (lO) i vilken de- samma underkastas värmebehandling i syfte att avdriva ytterligare vatten och åstadkomma intim sammanbindning av fibrerna i nätverket för att av arket bilda en skiva med styv karaktär, k ä n n e t e c k n a t därav, att såsom åtminstone en fiberràvara används av termoplastbelagd kartong förfärdigade förpackningskapslar (31) vilka i ett första steg grovsönderdelas och tvättas under bildande av enskilda, rena kartongstycken som i ett andra steg behand- las i en desintegrator (1) i vilken de defibreras under erhållande av enskilda fibrer pà vilka kartongbelägg- ningens plast är avsatt, och att värmebehandlingen av de dylika fibrer innehållande arken i torkstationen (10) genomförs vid en temperatur av minst 150°C för att smälta de på fibrerna avsatta plastpartiklarna och därigenom säkerställa att dessa ombesörjer eller åtminstone bidrar till sammanbindningen av fibrerna i sagda fibernätverk.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att de grovsönderdelade, renade kartongstyckena tillförs desintegratorn (1) utan föregående avskiljning av kartongstyckena eventuellt medföljande metallfolier, var- vid förekommande folieelement efter behandlingen i des- integratorn tillåts medfölja fibrerna in i mälden för att senare ingå såsom en integrerad beståndsdel i fiberskivan.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att kartongstyckena efter grov- sönderdelningen och tvättningen agglomereras och formas lO 15 20 25 30 35 500 841 11 till pellets- eller brikettformiga kroppar innan de trans- porteras vidare till desintegratorn.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att såsom fibrer i mälden används en blandning av å ena sidan returfibrer utvunna ur kartong och å andra sidan fibrer som på konventionellt sätt utvunnits ur vedràvara, t ex i form av flis eller spàn.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid fiberskivan byggs upp av två eller flera skikt av fibrer med olika karakteristika, k ä n n e t e c k n a t därav, att åtminstone ett av skikten helt eller delvis åstadkoms med hjälp av ur förbrukad kartong utvunna returfibrer.