WO2009138469A1 - Method and device for size reduction of cellulosic raw material - Google Patents

Method and device for size reduction of cellulosic raw material Download PDF

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WO2009138469A1
WO2009138469A1 PCT/EP2009/055855 EP2009055855W WO2009138469A1 WO 2009138469 A1 WO2009138469 A1 WO 2009138469A1 EP 2009055855 W EP2009055855 W EP 2009055855W WO 2009138469 A1 WO2009138469 A1 WO 2009138469A1
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WO
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raw material
pulp
product
rotor elements
mjoule
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Application number
PCT/EP2009/055855
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German (de)
French (fr)
Inventor
Reiner Ohrnberger
Original Assignee
Norske Skog Walsum Gmbh
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D21D1/30—Disc mills
    • D21D1/306—Discs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/306—Defibrating by other means using microwaves

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of a pulp-containing comminution product and to a process for the production of a pulp product, to an apparatus for producing a pulp-containing comminution product, to a pulp-containing comminution product and to a paper produced from the comminution product.
  • the invention finds particular application in the manufacture of paper.
  • pulp-containing material For papermaking essentially two methods for obtaining pulp-containing material are known. In the first method, pulp is dissolved chemically from pulp-containing products and then further processed in pure form as part of papermaking.
  • a pulp-containing raw material such as wood
  • a pulp fiber processed with all components such as lignin, pulp fiber and Hemi pulp fibers by mechanical comminution to a pulp, from which paper is then produced.
  • the object of the invention is therefore to solve the problems resulting from the prior art at least partially and in particular to specify a particularly energy-saving and pulp-sparing methods and devices.
  • the object is achieved by a method for producing a pulp product, comprising the method steps:
  • shock pressure waves (49) having a frequency of at least 1000 hertz.
  • pulp-containing raw material in a particularly energy-efficient and fiber-saving manner.
  • pulp-containing raw material in particular wood comes into consideration.
  • This can be processed for example in the form of wood chips together with the method according to the invention.
  • Other pulp-containing raw materials such as waste paper or packaging material, such as cardboard to edit.
  • the comminution of wood chips takes place, for example, by the rapidly moving rotor elements leading shock pressure wave or at a contact of wood chips and rotor elements by means of mechanical comminution.
  • a non-contact or a partially non-contact comminution can be selected as desired.
  • comminution is in particular also to be understood as defibering, which includes preferably non-contact or at least predominantly contactless comminution and dissolution of the raw material into its fiber constituents.
  • the pulp-containing raw material to be crushed can be comminuted more gently, whereby the fibers present in the wood are not or at least insignificantly shortened.
  • the fiber length of the wood fiber which is for example in spruce in the range of 2 to 5 mm, namely, is of great importance for the quality of the paper grades subsequently produced from the crushed product, which is reflected, inter alia, in the breaking length of the paper produced.
  • the crushing can be achieved with a significantly lower energy consumption.
  • Suitable auxiliaries are, for example, water, steam, bleaching agents, enzyme treatment agents or solvents.
  • a bleaching agent for example, hydrogen peroxide or hydrosulfite can be applied as well as acids or alkalis. The latter can be used for example in the form of sulfuric acid or sodium hydroxide solution with a concentration of 0-10%.
  • the percentage may be based on the proportion by weight of the acid in the raw material or the acid content of the solution used.
  • solvents may be used as solvents which are suitable for dissolving lignin, which serves as a binder between the wood fibers.
  • the fibers of the cellulosic raw material can be kept supple and breaking or shortening of the fibers during the crushing process can thus be effectively prevented.
  • the use of solvents for dissolving lignin facilitates the dissolution of the fiber composite in the wood, whereby the comminution and separation of the fibers is also facilitated.
  • the method according to the invention it is provided to set at least the temperature of the pulp-containing raw material, its ambient pressure or its excipient content before and / or during comminution.
  • the elasticity of the wood fibers can be increased at very high pressures and humidities and the tendency to fiber shortening can be significantly reduced.
  • Another advantageous embodiment of the invention provides to generate shock waves with a frequency of at least 1000 hertz. If required, however, other frequencies of significantly more than 8,000 hertz to 16,000 or 20,000 hertz can be used.
  • the frequency is to be understood as meaning the frequency of occurrence or impact of shock pressure waves on the product to be comminuted per unit of time.
  • the comminution can be achieved in a particularly efficient, energy-saving and at the same time gentle manner.
  • Such a paper has particularly good quality properties, since the original fiber length has been shortened only insignificantly or not at all during comminution. In addition to the pure energy savings can thus the Quality of the paper produced, at least unchanged, if not maintained.
  • the pulp product has at least one of the following characteristics or product properties:
  • Zl a tear length of more than 3000 m, in particular of more than 5000 m
  • Z3 a workload of more than 85 mJoule Z4: a coarse fiber fraction R14 of at most 10% by weight.
  • Z5 a mean fiber length of 1.5mm to 2.5mm.
  • the object of the invention is achieved with a device for producing a crushed product having at least one rotor element which is movable relative to a pulp-containing raw material, wherein shock pressure waves are generated, which act on the raw material.
  • the rotor elements act depending on the selected density or mass and size of the pulp-containing raw material, the speed of the rotor elements and other factors either non-contact or at least partially contactless on the raw material and crush it in a gentle manner.
  • the device has at least two groups of rotor elements. This makes it possible to move the rotor elements, for example, at different speeds. These can be arranged, for example, on two disks rotating at different speeds and run through a circular path.
  • individual rotor elements or groups of rotor elements are optionally designed as a stator or rotor.
  • very specific flow and deflection conditions can be set, which are optimally matched to the respective type of raw material to be comminuted.
  • the rotor elements at least partially have an angle of attack in their direction of movement.
  • the rotor elements can have an angle of attack in the direction of movement, similar to an airfoil of an aircraft, and thus provide buoyancy or downforce.
  • the groups moving relative to one another are adjacent groups, since in this way the greatest relative speeds and thus the highest frequencies of shock pressure waves acting on the raw material can be achieved with simultaneously relatively low rotational speeds.
  • the device according to the invention has at least one metering device for adding at least one excipient.
  • the addition may take place, for example, before or during the comminution and supply one or more auxiliaries in different states of aggregation.
  • the heating device can supply energy to the pulp-containing raw material to be comminuted by means of a microwave, superheated steam, electric current or fuel-fired raw material and heat it up.
  • cooling devices can also be provided in order to cool down the raw material to desired minimum temperatures, which in certain cases are required for energy-saving or fiber-sparing comminution.
  • a transport device for the removal of the crushed products.
  • a transport device is preferably arranged in the region of the collecting device and can transport away the comminution products possibly accumulated therein, for example mechanically or by suction, blowing or rinsing. This ensures a smooth continuous operation without interference from unwanted accumulation of crushed products.
  • a sensor means may, for example, be a moisture sensor, a pressure sensor, a temperature sensor or else a fiber length sensor.
  • the control device is designed in such a way that, with the measured values determined by the at least one sensor means, it carries out a control of the device in order to produce certain shredded product qualities.
  • a fiber length measuring sensor detects shortening fiber lengths
  • countermeasures can be initiated. This can be done, for example, by increased addition of auxiliaries in order to bring the produced fiber lengths back to the predetermined length dimensions.
  • the controller can also control other components of the device, such as drive devices of the rotor elements, heaters or metering pumps.
  • a pressure-resistant chamber This makes it possible to carry out the comminution of the raw material to the crushed product, for example in a pressurized steam environment.
  • the process can be operated advantageously at pressures of 0 to 5 bar or temperatures of 90 0 C to 160 0 C or both.
  • Figure 1 an apparatus according to the invention with a paper machine
  • FIG. 2 shows a device according to the invention in accordance with a second embodiment
  • FIG. 3 shows a device according to the invention in accordance with a third embodiment
  • FIG. 4 shows a device according to the invention in accordance with a fourth embodiment
  • FIG. 5 shows a device according to the invention in accordance with a fifth embodiment
  • FIG. 6 a side view of rotor elements
  • Figure 7 an enlarged view of rotor elements with crushed products.
  • FIG. 1 shows schematically a plant for papermaking is shown.
  • a storage container 1 in which a pulp-containing raw material 2 is stored.
  • the pulp-containing raw material 2 is in the execution formed in the form of wood chips 3.
  • the storage container 1 is connected via a first conduit means 4 with a device 5 according to the invention, wherein the chips 3 can reach the device via the first conduit means 4.
  • the chips are comminuted and further passed via a second conduit means 6 directly or via further processing stages not shown in a raw material container 7.
  • a raw material 8 is kept ready in the raw material container 7 before it is finally conveyed via a third conduit 9 to a paper machine 10, where it is processed, inter alia, by means of a screen 11 to form a paper web 12, which is then wound onto a reel 13 ,
  • the raw mass 8 located in the raw mass container 7 contains the comminuted product 14 comminuted in the previous working steps.
  • the entire apparatus according to FIG. 1 can thus be subdivided into two areas, the area from the storage container 1 to the raw mass container 7 relating to the provision of the comminution product 14 and the paper machine 10, the processing of the crushed product 14 to paper 15 forms.
  • FIG. 2 now shows another region designed according to the invention for providing a comminution product 14, wherein in turn a supply container 1 with a pulp-containing raw material 2 in the form of woodchips 3 is used at the beginning.
  • the comminution of the chips 3 takes place, however, in two stages, the first stage is formed by a grinder 16 in which the chips 3 are ground between a pair of rollers 17 to an intermediate stage 18 or pressed before they in the device according to the invention 5 further crushed to the final crushing product 14.
  • FIG. 3 shows a further preferred embodiment of the invention, again showing only the comminuting area for the pulp-containing raw material 2.
  • the pulp-containing raw material 2 is in turn kept ready in the storage container 1 in the form of wood chips 3, then ground in the grinder 16 to an intermediate product 14 and then crushed in the device 5 for crushed product 14 before it in the raw mass container 7 as raw material for the subsequent processing to paper 15 is kept.
  • this embodiment also has a metering device 20 in which three different auxiliary substances 21, 22 and 23 are stored.
  • the metering device 20 is designed so that it can meter in the first auxiliary substance 21 via a first metering line 24 into the first conduit means 4.
  • it has a second metering line 25, which is branched and can meter in the second auxiliary substance 22 optionally in the grinder 16, the fourth conduit means 19 or the device 5.
  • the metering device 20 has a third metering line 26, by means of which the third auxiliary substance 23 can be metered into the second conduit means 6.
  • the control of the metering device 20 by means of a control device 27 which can control 28 different components of the system via the dot-dash lines shown control lines.
  • a branch of the control line 28 leads to the metering device 20, another branch to the device 5 and in turn another branch to the grinder 16.
  • components such as metering pumps, drives, heaters etc. by means of the control device 27 can be controlled in a predetermined manner.
  • To the control device 27 lead as input variables, a first signal line 29, a second signal line 30 and a third signal line 31.
  • These signal lines connect different sensor means 32 with the control device 27.
  • the sensor means 32 provide the control device 27 measured values or other information as input variables, on the basis of which Control of the components according to predetermined rules takes place.
  • the sensor means 32 attached to the storage container 1 may be a moisture sensor which measures the moisture in the container 1. sensitive chips 3 determined.
  • the sensor means 32 which is arranged for example on the grinder 16, can detect the concentration of an adjuvant, in this case the first adjuvant 21, and the sensor means 32 arranged behind the apparatus 5 can, for example, the fiber length or the mean fiber length of the in the device. 5 detected grind product 14 detect.
  • the control device 27 can by increasing the addition of water or steam by means of the metering device 20 again work towards the generation of the desired minimum fiber length by this auxiliary material 21 is increasingly added.
  • auxiliary material 21 such as water or steam
  • the addition of water as an excipient 21 but also numerous other controls of parameters are conceivable. These are, for example, the control of the temperature or the parameters of mechanical pretreatments, such as the roller distances or pressures with which mechanical pre-processing takes place, the addition of solvents, bleaching agents, caustics, acids and other auxiliaries known in papermaking and measures.
  • the inventive device 5 is now reproduced in an enlarged and detailed representation.
  • the intermediate stage 18 is conveyed into the device 5 via the fourth line means 19.
  • the fourth conduit means serves as a supply for the intermediate stage 18 or possibly for the raw material 2.
  • a first disc 34 and a second disc 35 are rotatably mounted at bearings 33.
  • Each of the discs 33 and 34 has a plurality of rotor elements 36 arranged on a circular path.
  • the intermediate stages 18 After leaving the fourth line means 19, the intermediate stages 18 first pass into an interior space 37 which is formed between the rotor elements 36. From there, they are rotated by the rapidly rotating disks 34 and 35 into a rotating motion.
  • the fibers 38 are then forwarded via the second conduit means 6 further in the direction of the raw material container 7.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the device 5 according to the invention.
  • a heater 39 is additionally provided on the fourth conduit means 19 to heat the intermediate product 18 before entering the device 5.
  • the heating device 39 can be operated, for example, with superheated steam but also with a microwave or fuel-fired.
  • the device 5 shown in FIG. 5 differs from that according to FIG. 4 in that additionally a transport device 40 is provided.
  • the transport device 40 consists of a driven housing 41, which can bypass the entire circumference of the device 5 along a peripheral rail 42 and thereby with an arm 43 possibly occurring Fa Loosen 44, loose and move for removal into the air flow.
  • a collecting device 51 is also provided, which deflects at least partially in the direction of the outlet by means of a bevel, the fibers emerging in the radial direction from the discs 35 and 35.
  • mechanically acting arm 43 can be used as a means of transport but also other known means, such as nozzles, which are operated with steam, water or compressed air. As a result of the support of the fiber removal, the device 5 can thus be operated over long periods of time and thus very economically without interference.
  • FIG. 6 shows a possible embodiment for arranging rotor elements 36.
  • This is a sectional view through the rotor elements of two discs 34 and 35.
  • only two rows of rotor elements are provided.
  • a first row 45 is associated with a first disc 34 and a second row 46 of a second disc 35.
  • the two rows rotate in the opposite direction, so that the rotor elements 36 move in opposite directions to each other.
  • In the middle of a chip 3 is exemplified, which travels during comminution in about a distance corresponding to the arrow 48.
  • FIG. 7 shows another possible arrangement of rotor elements 36.
  • the rotor elements 36 are arranged in two rows 45 and 46, which are circular arc-shaped and of which only one segment is shown.
  • In the upper row 45 two rotor elements 36 are shown, which move in the image plane to the right.
  • In the lower row 46 two rotor elements 36 are arranged, which move in the image plane to the left.
  • the right of the two rotor elements in the row 46 has an angle of attack ⁇ with respect to its direction of movement 50. By this angle of attack ⁇ an additional air flow is generated, similar to a turbine blade, which is directed in the image plane from bottom to top.
  • a fiber composite which moves along the line 48 through the rotor elements 36, is shown as a cellulose-containing raw material 2.
  • the raw material 2 is detected by pressure waves 49 which arise as a result of the movement of the rotor elements in the surrounding gaseous medium.
  • the pressure waves 49 and the rotor elements 36 it comes through the pressure waves 49 and the rotor elements 36 to a contactless or at least partially contactless splitting of the particles into individual fibers 38. It is important that the fiber length the individual fibers is maintained virtually unchanged, whereby the quality of the paper or pulp product produced therefrom can be significantly improved.

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Abstract

The present invention relates to a method for producing a size reduced product and a method for producing a cellulosic product, a device for producing a size reduced product, a size reduced product and a paper made from the size reduced product. The invention is use in particular in the production of paper. The method for producing a size reduced product (14) comprises the process steps of: a. Preparing a cellulosic raw material (2), b. Size reducing the cellulosic raw material (2), thereby obtaining a sized-reduced product (14), wherein in process step b. an at least partial size reduction of the cellulosic raw material is carried out by way of i. impact pressure waves (49), ii. at least one moving runner element (36), or a combination thereof.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung zellstoffhaltigen Rohstoffes Method and device for comminuting cellulose-containing raw material
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zellstoff- haltigen Zerkleinerungsproduktes sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Zellstoffproduktes, eine Vorrichtung zur Herstellung eines zellstoffhaltigen Zerkleinerungsproduktes, ein zellstoffhaltiges Zerkleinerungsprodukt sowie ein aus dem Zerkleinerungsprodukt hergestelltes Papier. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei der Herstellung von Papier.The present invention relates to a process for the production of a pulp-containing comminution product and to a process for the production of a pulp product, to an apparatus for producing a pulp-containing comminution product, to a pulp-containing comminution product and to a paper produced from the comminution product. The invention finds particular application in the manufacture of paper.
Zur Papierherstellung sind im Wesentlichen zwei Methoden zur Gewinnung zellstoffhaltigen Materials bekannt. Bei der ersten Methode wird Zellstoff auf chemischem Wege aus zellstoffhaltigen Produkten gelöst und anschließend in Reinform im Rahmen der Papierherstellung weiter verarbeitet.For papermaking essentially two methods for obtaining pulp-containing material are known. In the first method, pulp is dissolved chemically from pulp-containing products and then further processed in pure form as part of papermaking.
Bei der zweiten Methode wird ein zellstoffhaltiger Rohstoff, wie beispielsweise Holz, mit sämtlichen Komponenten wie Lignin, Zellstofffaser und Hemizellstofffasern durch mechanische Zerkleinerung zu einer Fasermasse verarbeitet, aus der dann Papier hergestellt wird.In the second method, a pulp-containing raw material, such as wood, processed with all components such as lignin, pulp fiber and Hemi pulp fibers by mechanical comminution to a pulp, from which paper is then produced.
Insbesondere bei der Durchführung der zweiten Methode werden relativ große Energiemengen zur Herstellung der Rohpapiermasse benötigt.Particularly when carrying out the second method, relatively large amounts of energy are needed to produce the raw paper mass.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die sich aus dem Stand der Technik ergeben- den Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine besonders energiesparende und Zellstofffaser schonende Verfahren und Vorrichtungen anzugeben.The object of the invention is therefore to solve the problems resulting from the prior art at least partially and in particular to specify a particularly energy-saving and pulp-sparing methods and devices.
Diese Aufgaben werden gelöst mit Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1, 6, 19 sowie einer Vorrichtung gemäß Anspruch 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfin- düng definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt werden.These objects are achieved by methods according to claims 1, 6, 19 and a device according to claim 8. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent formulated claims. It should be noted that the features listed individually in the dependent formulated claims can be combined with one another in any technologically meaningful manner and define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, wherein further preferred embodiments of the invention are shown.
Vorliegend wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Zellstoff- produktes gelöst, beinhaltend die Verfahrensschritte:In the present case, the object is achieved by a method for producing a pulp product, comprising the method steps:
a. Bereitstellen eines zellstoffhaltigen Rohstoffes (2), b. Zerkleinern des zellstoffhaltigen Rohstoffes (2) unter Erhalt eines Zerkleinerungsproduktes (14), c. Verarbeiten des Zerkleinerungsproduktes (14) zu Papier,a. Providing a pulp-containing raw material (2), b. Crushing the pulp-containing raw material (2) to obtain a crushed product (14), c. Processing the shredded product (14) into paper,
wobei im Verfahrensschritt b. eine zumindest teilweise Zerkleinerung des zellstoffhaltigen Rohstoffes mittelswherein in method step b. an at least partial comminution of the pulp-containing raw material by means
i. Stoßdruckwellen (49), ii. wenigstens einem bewegten Läuferelement (36),i. Shock waves (49), ii. at least one moving runner element (36),
oder einer Kombination davon ausgeführt wird, wobei Stoßdruckwellen (49) mit einer Frequenz von mindestens 1000 Hertz er- zeugt werden.or a combination thereof, generating shock pressure waves (49) having a frequency of at least 1000 hertz.
Durch die bewegten Läuferelemente bzw. den davon ausgehenden Stoßdruckwellen ist es möglich, den zellstoffhaltigen Rohstoff in energetisch besonders günstiger und dazu faserschonender Weise zu zerkleinern. Als zellstoffhaltiger Rohstoff kommt hierfür insbesondere Holz in Betracht. Dieses kann beispielsweise in Form von Hackschnitzeln zusammen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden. Weiterhin ist es aber auch möglich, mit dem erfmdungsgemäßen Verfah- ren andere zellstoffhaltige Rohstoffe, wie beispielsweise Altpapier oder Verpackungsmaterial, wie etwa Pappe, zu bearbeiten. Die Zerkleinerung von Hackschnitzeln erfolgt beispielsweise dann durch den schnell bewegten Läuferelementen voreilende Stoßdruckwelle bzw. bei einem Kontakt von Hackschnitzel und Läuferelementen mittels mechanischer Zerkleinerung. Je nach den gewählten Bedingung kann so wahlweise eine berührungslose oder eine teilweise berührungslose Zerkleinerung gewählt werden. Diese Bedingungen können beispielsweise die geometrische Anordnung und Form der Läuferelemente oder deren Geschwindigkeit sein. Unter der Zerkleinerung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbe- sondere auch eine Zerfaserung zu verstehen, welche eine vorzugsweise berührungslos oder zumindest überwiegend berührungslose Zerkleinerung und Auflösung des Rohstoffes in seine Faserbestandteile beinhaltet.Due to the moving rotor elements or the shock pressure waves emanating therefrom, it is possible to comminute the pulp-containing raw material in a particularly energy-efficient and fiber-saving manner. As pulp-containing raw material in particular wood comes into consideration. This can be processed for example in the form of wood chips together with the method according to the invention. Furthermore, it is also possible, with the inventive method. Other pulp-containing raw materials, such as waste paper or packaging material, such as cardboard to edit. The comminution of wood chips takes place, for example, by the rapidly moving rotor elements leading shock pressure wave or at a contact of wood chips and rotor elements by means of mechanical comminution. Depending on the selected condition, a non-contact or a partially non-contact comminution can be selected as desired. These conditions may be, for example, the geometric arrangement and shape of the rotor elements or their speed. For the purposes of the present invention, comminution is in particular also to be understood as defibering, which includes preferably non-contact or at least predominantly contactless comminution and dissolution of the raw material into its fiber constituents.
Im Rahmen der Erfindung ist es zudem möglich, die Zerkleinerung in mehreren aufeinander ab folgenden Zerkleinerungsstufen vorzunehmen. Der Vorteil der Zerkleinerung mittels Stoßdruckwellen und bewegten Läuferelementen besteht darin, dass der zu zerkleinernde zellstoffhaltige Rohstoff schonender zerkleinert werden kann, wodurch die im Holz vorhandenen Fasern gar nicht oder zumindest unwesentlich verkürzt werden. Die Faserlänge der Holzfaser, die beispielsweise bei Fichte im Bereich von 2 bis 5 mm liegt, ist nämlich von großer Bedeutung für die Qualität der nachfolgend aus dem Zerkleinerungsprodukt hergestellten Papierqualitäten, was sich unter anderem dann an der Reißlänge des erzeugten Papiers widerspiegelt.In the context of the invention, it is also possible to carry out the comminution in several successive crushing stages. The advantage of crushing by means of shock waves and moving rotor elements is that the pulp-containing raw material to be crushed can be comminuted more gently, whereby the fibers present in the wood are not or at least insignificantly shortened. The fiber length of the wood fiber, which is for example in spruce in the range of 2 to 5 mm, namely, is of great importance for the quality of the paper grades subsequently produced from the crushed product, which is reflected, inter alia, in the breaking length of the paper produced.
Weiterhin hat sich herausgestellt, dass die Zerkleinerung mit einem deutlich geringeren Energieverbrauch erreicht werden kann. Während beispielsweise im Stand der Technik ca. 2800 kWh pro Tonne des zellstoffhaltigen Rohstoffes zur Herstellung von Rohpapier benötigt werden, kann dieser Wert deutlich reduziert werden, indem das vorliegende Verfahren im Rahmen der mechanischen Zerklei- nerung ausgeführt wird. Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor oder während der Zerkleinerung wenigstens ein Hilfsstoff zugegeben wird. Als Hilfsstoffe kommen dabei beispielsweise Wasser, Wasserdampf, Bleichmittel, Enzymbehandlungsmittel oder Lösemittel in Betracht. Als Bleichmittel können beispielsweise Wasserstoffperoxyd oder Hydrosulfit angewandt werden ebenso wie Säuren oder Laugen. Letzter können beispielsweise in Form von Schwefelsäure oder Natronlauge mit einer Konzentration von 0-10% verwendet werden. Die Prozentangabe kann sich dabei je nach Anwendungsfall auf den Gewichtsanteil der Säure im Rohstoff oder den Säureanteil der verwendeten Lösung beziehen. Als Lösemittel können darüber hinaus solche Lösemittel zur Anwendung kommen, die zum Lösen von Lignin, welches als Bindemittel zwischen den Holzfasern dient, geeignet sind.Furthermore, it has been found that the crushing can be achieved with a significantly lower energy consumption. For example, while in the state of the art about 2800 kWh per tonne of the pulp-containing raw material are required for the production of base paper, this value can be significantly reduced by carrying out the present method in the context of mechanical comminution. In another advantageous development of the invention it is provided that at least one adjuvant is added before or during comminution. Suitable auxiliaries are, for example, water, steam, bleaching agents, enzyme treatment agents or solvents. As a bleaching agent, for example, hydrogen peroxide or hydrosulfite can be applied as well as acids or alkalis. The latter can be used for example in the form of sulfuric acid or sodium hydroxide solution with a concentration of 0-10%. Depending on the application, the percentage may be based on the proportion by weight of the acid in the raw material or the acid content of the solution used. In addition, such solvents may be used as solvents which are suitable for dissolving lignin, which serves as a binder between the wood fibers.
Durch die Zugabe von Hilfsstoffen, wie etwa Wasser, können die Fasern des zell- stoffhaltigen Rohstoffes geschmeidig gehalten werden und ein Brechen bzw. Verkürzen der Fasern während des Zerkleinerungsvorganges kann somit wirksam verhindert werden. Bei einer anderen möglichen Ausführungsform erleichtert die Verwendung von Lösemitteln zum Lösen von Lignin das Auflösen des Faserverbundes im Holz, wodurch die Zerkleinerung und Vereinzelung der Fasern eben- falls erleichtert wird.The addition of auxiliaries, such as water, the fibers of the cellulosic raw material can be kept supple and breaking or shortening of the fibers during the crushing process can thus be effectively prevented. In another possible embodiment, the use of solvents for dissolving lignin facilitates the dissolution of the fiber composite in the wood, whereby the comminution and separation of the fibers is also facilitated.
Bei einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, wenigstens die Temperatur des zellstoffhaltigen Rohstoffes, dessen Umgebungsdruck oder dessen Hilfsstoffgehalt vor und/oder während des Zerkleinerns einzustellen. So kann beispielsweise die Elastizität der Holzfasern bei sehr hohen Drücken und Luftfeuchtigkeiten vergrößert und die Neigung zur Faserverkürzung signifikant verringert werden. Gleiches gilt auch für eine Zerkleinerung in Gegenwart von hohen Dampfdrücken. Andererseits ist es bei bestimmten Rohstoffen vorteilhaft, diese sehr kalt zu zerkleinern, während es bei anderen wie beispielsweise Fichtenholz vorteilhaft ist, diese sehr warm, beispielsweise bei Temperaturen von 90 0C und darüber zu verarbeiten, da ab dieser Temperatur das enthaltende Lignin zu plastifizieren beginnt.In a likewise advantageous development of the method according to the invention, it is provided to set at least the temperature of the pulp-containing raw material, its ambient pressure or its excipient content before and / or during comminution. Thus, for example, the elasticity of the wood fibers can be increased at very high pressures and humidities and the tendency to fiber shortening can be significantly reduced. The same applies to comminution in the presence of high vapor pressures. On the other hand, it is advantageous for certain raw materials to crush them very cold, while it is advantageous in others such as spruce wood to process them very warm, for example at temperatures of 90 0 C and above, since from this temperature, the containing lignin begins to plasticize ,
- A - Eine andere vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, Stoßdruckwellen mit einer Frequenz von mindestens 1000 Hertz zu erzeugen. Dabei können bei Bedarf aber auch andere Frequenzen von deutlich über 8000 Hertz bis 16000 oder 20000 Hertz zur Anwendung kommen. Unter der Frequenz wird dabei die Häufigkeit des Auftreffens bzw. Einwirkens von Stoßdruckwellen auf das jeweils zu zerkleinernde Produkt pro Zeiteinheit zu verstehen. Durch die Verwendung der hohen Frequenzen und der damit einhergehenden von den durch die Läuferelemente verdrängten Fluidmengen erzeugten Druckwellen kann die Zerkleinerung in besonders effizienter, energiesparender und gleichzeitig schonender Weise er- reicht werden. Es ist dabei vorteilhaft die Frequenz jeweils in Abhängigkeit von den zu zerkleinernden Rohstoffen zu wählen. Hierzu kann beispielsweise eine erste Eigenfrequenz des Rohstoffes bestimmt werden. Noch bessere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn auch weitere Eigenfrequenzen, wie beispielsweise zweite und dritte Eigenfrequenzen bestimmt sind.- A - Another advantageous embodiment of the invention provides to generate shock waves with a frequency of at least 1000 hertz. If required, however, other frequencies of significantly more than 8,000 hertz to 16,000 or 20,000 hertz can be used. In this case, the frequency is to be understood as meaning the frequency of occurrence or impact of shock pressure waves on the product to be comminuted per unit of time. By using the high frequencies and the associated pressure waves generated by the fluid quantities displaced by the rotor elements, the comminution can be achieved in a particularly efficient, energy-saving and at the same time gentle manner. It is advantageous to choose the frequency depending on the raw materials to be shredded. For this purpose, for example, a first natural frequency of the raw material can be determined. Even better results can be achieved, although other natural frequencies, such as second and third natural frequencies are determined.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Zerkleinerung mittels wenigstens zwei gegenläufig bewegter Läuferelemente auszuführen. Durch die gegenläufige Bewegung können besonders hohe Relativgeschwindigkeiten der Läuferelemente zueinander und damit besonders hohe Fre- quenzen erreicht werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided to carry out the comminution by means of at least two oppositely moved rotor elements. Due to the opposite movement particularly high relative speeds of the rotor elements to each other and thus particularly high frequencies can be achieved.
Weiterhin gelöst wird die Aufgabenstellung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Zellstoffproduktes, beinhaltend als Verfahrensschritt:Furthermore, the problem is solved by a process for producing a pulp product, including as a process step:
a. Bereitstellen eines Zerkleinerungsproduktes erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, b. Verarbeiten des Zerkleinerungsproduktes zu Papier.a. Provision of a comminution product obtainable by a process according to one of claims 1 to 6, b. Processing the shredded product into paper.
Ein solches Papier weist besonders gute Qualitätseigenschaften auf, da die ur- sprüngliche Faserlänge während der Zerkleinerung nur unwesentlich oder gar nicht verkürzt worden ist. Neben der reinen Energieeinsparung kann somit die Qualität des hergestellten Papiers zumindest unverändert beibehalten, wenn nicht sogar verbessert werden.Such a paper has particularly good quality properties, since the original fiber length has been shortened only insignificantly or not at all during comminution. In addition to the pure energy savings can thus the Quality of the paper produced, at least unchanged, if not maintained.
Vorteilhafterweise weist das Zellstoffprodukt mindestens eines der folgenden Merkmale bzw. Produkteigenschaften auf:Advantageously, the pulp product has at least one of the following characteristics or product properties:
Zl : eine Reißlänge von mehr als 3000 m, insbesondere von mehr als 5000 mZl: a tear length of more than 3000 m, in particular of more than 5000 m
Z2: eine Weiterreißarbeit von mehr als 1050 mJoule/mZ2: a tear propagation of more than 1050 mJoule / m
Z3: eine Arbeitsaufnahme von mehr als 85 mJoule Z4: einen Grobfaseranteil R14 von höchstens 10% Gew.-Anteil.Z3: a workload of more than 85 mJoule Z4: a coarse fiber fraction R14 of at most 10% by weight.
Z5: eine mittlere Faserlänge von 1,5mm bis 2,5mm.Z5: a mean fiber length of 1.5mm to 2.5mm.
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabenstellung mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines Zerkleinerungsproduktes mit wenigstens einem Läuferelement gelöst, welches relativ zu einem zellstoffhaltigen Rohstoff beweglich ist, wobei Stoßdruckwellen erzeugt werden, die auf den Rohstoff einwirken. Die Läuferelemente wirken dabei je nach gewählter Dichte bzw. Masse und Größe des zellstoffhaltigen Rohstoffes, der Geschwindigkeit der Läuferelemente und weiterer Faktoren wahlweise berührungslos oder zumindest teilweise berührungslos auf den Rohstoff ein und zerkleinern diesen in schonender Weise.Furthermore, the object of the invention is achieved with a device for producing a crushed product having at least one rotor element which is movable relative to a pulp-containing raw material, wherein shock pressure waves are generated, which act on the raw material. The rotor elements act depending on the selected density or mass and size of the pulp-containing raw material, the speed of the rotor elements and other factors either non-contact or at least partially contactless on the raw material and crush it in a gentle manner.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung mindestens zwei Gruppen von Läuferelementen auf. Hierdurch ist es möglich, die Läuferelemente beispielsweise mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen. Diese können beispielsweise auf zwei unterschiedlich schnell rotierenden Scheiben angeordnet sein und eine Kreisbahn durchlaufen.Preferably, the device has at least two groups of rotor elements. This makes it possible to move the rotor elements, for example, at different speeds. These can be arranged, for example, on two disks rotating at different speeds and run through a circular path.
Bei einer weiteren ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind wahlweise einzelne Läuferelemente oder Gruppen von Läuferelementen als Stator oder Rotor ausgebildet. Hierdurch können ähnlich wie beispielsweise in Turbinentriebwerken ganz spezielle Strömungs- und Umlenkbedingungen eingestellt werden, die optimal auf die jeweils zu zerkleinernde Rohstoffart abgestimmt ist. Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Läuferelemente zumindest teilweise einen Anstellwinkel in ihrer Bewegungsrichtung aufweisen. So können die Läuferelemente beispielsweise ähnlich einer Tragfläche eines Flugzeuges einen Anstellwinkel in Bewegungsrichtung aufweisen und so für einen Auftrieb oder Abtrieb sorgen. Bei der Bewegung entlang einer Kreisbahn sorgt somit nicht nur die sich einstellende Zentrifugalkraft dafür, dass sich die zerkleinerten Rohstoffelemente nach außen hin bewegen, sondern es wird zusätzlich durch den Anstellwinkel der Läuferelemente eine Luftströmung erzeugt, welche von innen nach außen gerichtet ist und diese Bewegung unterstützt.In a further likewise advantageous embodiment of the invention, individual rotor elements or groups of rotor elements are optionally designed as a stator or rotor. In this way, similar to, for example, turbine engines, very specific flow and deflection conditions can be set, which are optimally matched to the respective type of raw material to be comminuted. In another preferred embodiment, it is provided that the rotor elements at least partially have an angle of attack in their direction of movement. For example, the rotor elements can have an angle of attack in the direction of movement, similar to an airfoil of an aircraft, and thus provide buoyancy or downforce. During the movement along a circular path, not only the centrifugal force that occurs, therefore, ensures that the shredded raw material elements move outward, but in addition, an air flow is generated by the angle of attack of the rotor elements, which is directed from the inside to the outside and supports this movement ,
Weiterhin ist vorteilhafter Weise vorgesehen, wenigstens zwei Gruppen von Läuferelementen gegenläufig bewegt anzuordnen. Vorzugsweise sind dabei die relativ zueinander bewegten Gruppen benachbarte Gruppen, da so die größten Relativgeschwindigkeiten und damit die größten Frequenzen von auf den Rohstoff einwir- kenden Stoßdruckwellen bei gleichzeitig relativ niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten erreichbar sind.Furthermore, it is advantageously provided to arrange at least two groups of rotor elements in opposite directions. Preferably, the groups moving relative to one another are adjacent groups, since in this way the greatest relative speeds and thus the highest frequencies of shock pressure waves acting on the raw material can be achieved with simultaneously relatively low rotational speeds.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens eine Dosiervorrichtung zur Zugabe wenigstens eines Hilfsstoffes auf. Die Zugabe kann dabei beispielsweise vor oder während der Zerkleinerung erfolgen und einen oder mehrere Hilfsstoffe in unterschiedlichen Aggregatszuständen zuführen.Furthermore, the device according to the invention has at least one metering device for adding at least one excipient. The addition may take place, for example, before or during the comminution and supply one or more auxiliaries in different states of aggregation.
Weiterhin ist bei bestimmten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise vorgesehen, wenigstens eine Heiz- und/oder Kühlvor- richtung vor und/oder in der Vorrichtung anzuordnen. Die Heizvorrichtung kann beispielsweise mittels Mikrowelle, Heißdampf, elektrischem Strom oder brennstoffbefeuert dem zu zerkleinernden zellstoffhaltigen Rohstoff Energie zuführen und diesen aufheizen. Alternativ können aber auch Kühlvorrichtungen vorgesehen sein, um den Rohstoff auf gewünschte Mindesttemperaturen herunter zu kühlen, welche in bestimmten Fällen für eine energiesparende oder faserschonende Zerkleinerung erforderlich sind. Weiterhin ist bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, in Durchlaufrichtung der Zerkleinerungsprodukte hinter den Läuferelementen eine Sammelvorrichtung für das Zerkleinerungsprodukt vorzusehen. Die zerkleinerten Holzfasern neigen teilweise zur Anhäufung, weshalb die Sammel- Vorrichtungen zur definierten Weiterleitung der Zerkleinerungsprodukte vorteilhaft sind.Furthermore, in certain embodiments according to the present invention it is advantageously provided to arrange at least one heating and / or cooling device in front of and / or in the device. By way of example, the heating device can supply energy to the pulp-containing raw material to be comminuted by means of a microwave, superheated steam, electric current or fuel-fired raw material and heat it up. Alternatively, however, cooling devices can also be provided in order to cool down the raw material to desired minimum temperatures, which in certain cases are required for energy-saving or fiber-sparing comminution. Furthermore, it is provided in another advantageous embodiment of the invention to provide in the direction of passage of the crushing products behind the rotor elements a collecting device for the crushed product. The shredded wood fibers are in part prone to accumulation, which is why the collection devices for the defined forwarding of the shredded products are advantageous.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, zusätzlich eine Transporteinrichtung zum Abtransport der Zerkleinerungsprodukte vorzusehen. Eine Transporteinrichtung ist vorzugsweise im Bereich der Sammelvorrichtung angeordnet und kann die darin eventuell angehäuften Zerkleinerungsprodukte beispielsweise mechanisch oder durch Saugen, Blasen oder Spülen abtransportieren. Hierdurch wird ein reibungsloser kontinuierlicher Betrieb ohne Störungen durch unerwünschte Ansammlung von Zerkleinerungsprodukten sicher gestellt.It is particularly advantageous to additionally provide a transport device for the removal of the crushed products. A transport device is preferably arranged in the region of the collecting device and can transport away the comminution products possibly accumulated therein, for example mechanically or by suction, blowing or rinsing. This ensures a smooth continuous operation without interference from unwanted accumulation of crushed products.
Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, wenigstens ein Sensormittel an der Vorrichtung anzuordnen, welches mit einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Vorrichtung verbunden ist. Ein solches Sensormittel kann beispielsweise ein Feuchtigkeitssensor, ein Drucksen- sor, ein Temperatursensor oder auch ein Faserlängensensor sein. Die Steuerungseinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sie mit den von dem wenigstens einen Sensormittel ermittelten Messwerten eine Steuerung der Vorrichtung ausführt, um bestimmte Zerkleinerungsproduktqualitäten zu produzieren. So können beispielsweise in dem Fall, dass ein Faserlängenmesssensor sich verkürzende Faserlängen feststellt, Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Dies kann etwa durch verstärkte Zugabe von Hilfsstoffen geschehen, um die produzierten Faserlängen wieder auf die vorgegebenen Längenmaße zu bringen. Die Steuerung kann aber auch andere Komponenten der Vorrichtung, wie beispielsweise Antriebsvorrichtungen der Läuferelemente, Heizungen oder Dosierpumpen steuern.In a very particularly preferred embodiment of the invention, it is provided to arrange at least one sensor means on the device, which is connected to a control device for controlling the device. Such a sensor means may, for example, be a moisture sensor, a pressure sensor, a temperature sensor or else a fiber length sensor. The control device is designed in such a way that, with the measured values determined by the at least one sensor means, it carries out a control of the device in order to produce certain shredded product qualities. Thus, for example, in the event that a fiber length measuring sensor detects shortening fiber lengths, countermeasures can be initiated. This can be done, for example, by increased addition of auxiliaries in order to bring the produced fiber lengths back to the predetermined length dimensions. The controller can also control other components of the device, such as drive devices of the rotor elements, heaters or metering pumps.
Schließlich ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass diese zumindest teilweise von einer druckfesten Kammer umschlossen ist. Hierdurch wird es möglich, die Zerkleinerung des Rohstoffes zu dem Zerkleinerungsprodukt beispielsweise in einer Druckdampfumgebung auszuführen. Das Verfahren kann vorteilhaft bei Drücken von 0 bis 5 bar oder Temperaturen von 900C bis 1600C oder beidem betrieben werden.Finally, it is provided in a preferred embodiment of the invention that it is at least partially enclosed by a pressure-resistant chamber. This makes it possible to carry out the comminution of the raw material to the crushed product, for example in a pressurized steam environment. The process can be operated advantageously at pressures of 0 to 5 bar or temperatures of 90 0 C to 160 0 C or both.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren noch näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, auf diese jedoch nicht beschränkt ist. In der Zeichnung zeigt schematisch:The invention and the technical environment will be explained in more detail with reference to FIGS. It should be noted that the figures show, but are not limited to, particularly preferred embodiments of the invention. In the drawing shows schematically:
Figur 1 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Papiermaschine;Figure 1: an apparatus according to the invention with a paper machine;
Figur 2: eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;FIG. 2 shows a device according to the invention in accordance with a second embodiment;
Figur 3 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;FIG. 3 shows a device according to the invention in accordance with a third embodiment;
Figur 4: eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungs- form;FIG. 4 shows a device according to the invention in accordance with a fourth embodiment;
Figur 5 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;FIG. 5 shows a device according to the invention in accordance with a fifth embodiment;
Figur 6: eine Seitenansicht von Läuferelementen; undFIG. 6: a side view of rotor elements; and
Figur 7: eine vergrößerte Darstellung von Läuferelementen mit Zerkleinerungsprodukten.Figure 7: an enlarged view of rotor elements with crushed products.
In Figur 1 ist schematisch eine Anlage zur Papierherstellung dargestellt. Auf der linken Seite befindet sich ein Vorratsbehälter 1, in dem ein zellstoffhaltiger Rohstoff 2 bevorratet wird. Der zellstoffhaltige Rohstoff 2 ist bei der Ausführungs- form in Form von Hackschnitzeln 3 ausgebildet. Der Vorratsbehälter 1 ist über ein erstes Leitungsmittel 4 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 verbunden, wobei die Hackschnitzel 3 über das erste Leitungsmittel 4 zur Vorrichtung gelangen können. In der Vorrichtung 5 werden die Hackschnitzel zerkleinert und im Weiteren über ein zweites Leitungsmittel 6 direkt oder über weitere nicht dargestellte Bearbeitungsstufen in einen Rohmassebehälter 7 geleitet. Im Rohmassebehälter 7 wird eine Rohmasse 8 bereit gehalten, bevor sie über ein drittes Leitungsmittel 9 schließlich zu einer Papiermaschine 10 gefördert wird, wo sie unter anderem mittels eines Siebes 11 zu einer Papierbahn 12 verarbeitet wird, die an- schließend auf eine Rolle 13 aufgewickelt wird. Die im Rohmassebehälter 7 befindliche Rohmasse 8 enthält das in den vorherigen Arbeitsschritten zerkleinerte Zerkleinerungsprodukt 14. Die gesamte Vorrichtung nach Figur 1 lässt sich somit in zwei Bereiche unterteilen, wobei der Bereich vom Vorratsbehälter 1 bis zum Rohmassebehälter 7 die Bereitstellung des Zerkleinerungsproduktes 14 betrifft und die Papiermaschine 10 die Verarbeitung des Zerkleinerungsproduktes 14 zu Papier 15 bildet.1 shows schematically a plant for papermaking is shown. On the left side there is a storage container 1, in which a pulp-containing raw material 2 is stored. The pulp-containing raw material 2 is in the execution formed in the form of wood chips 3. The storage container 1 is connected via a first conduit means 4 with a device 5 according to the invention, wherein the chips 3 can reach the device via the first conduit means 4. In the device 5, the chips are comminuted and further passed via a second conduit means 6 directly or via further processing stages not shown in a raw material container 7. A raw material 8 is kept ready in the raw material container 7 before it is finally conveyed via a third conduit 9 to a paper machine 10, where it is processed, inter alia, by means of a screen 11 to form a paper web 12, which is then wound onto a reel 13 , The raw mass 8 located in the raw mass container 7 contains the comminuted product 14 comminuted in the previous working steps. The entire apparatus according to FIG. 1 can thus be subdivided into two areas, the area from the storage container 1 to the raw mass container 7 relating to the provision of the comminution product 14 and the paper machine 10, the processing of the crushed product 14 to paper 15 forms.
In Figur 2 ist nun ein anderer erfindungsgemäß ausgebildeter Bereich zur Bereitstellung eines Zerkleinerungsproduktes 14 dargestellt, wobei wiederum ein Vor- ratsbehälter 1 mit einem zellstoffhaltigen Rohstoff 2 in Form von Hackschnitzeln 3 am Anfang verwendet wird. Bei dieser Anordnung erfolgt die Zerkleinerung der Hackschnitzel 3 jedoch in zwei Stufen, wobei die erste Stufe von einem Mahlwerk 16 gebildet wird, in dem die Hackschnitzel 3 zwischen einem Walzenpaar 17 zu einer Zwischenstufe 18 vermählen bzw. verpresst werden, bevor sie in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 weiter zum endgültigen Zerkleinerungsprodukt 14 zerkleinert werden. Die Weiterleitung der jeweiligen Produkte erfolgt hierbei durch das erste Leitungsmittel 4 vom Vorratsbehälter 1 zum Mahlwerk 16, durch ein viertes Leitungsmittel 19 vom Mahlwerk 16 zur Vorrichtung 5, durch ein zweites Leitungsmittel von der Vorrichtung 5 zum Rohmassebehälter 7 sowie durch das dritte Leitungsmittel 9 vom Rohmassebehälter zur nicht dargestellten Papiermaschine 10. In Figur 3 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei wiederum lediglich der Zerkleinerungsbereich für den zellstoffhaltigen Rohstoff 2 dargestellt ist. Der zellstoffhaltige Rohstoff 2 wird wiederum im Vorratsbehälter 1 in Form von Hackschnitzeln 3 bereit gehalten, anschließend in dem Mahlwerk 16 zu einem Zwischenprodukt 14 zermahlen bzw. gepresst und danach in der Vorrichtung 5 zum Zerkleinerungsprodukt 14 zerkleinert, bevor es im Rohmassebehälter 7 als Rohmasse für die nachfolgende Verarbeitung zu Papier 15 bereitgehalten wird.FIG. 2 now shows another region designed according to the invention for providing a comminution product 14, wherein in turn a supply container 1 with a pulp-containing raw material 2 in the form of woodchips 3 is used at the beginning. In this arrangement, the comminution of the chips 3 takes place, however, in two stages, the first stage is formed by a grinder 16 in which the chips 3 are ground between a pair of rollers 17 to an intermediate stage 18 or pressed before they in the device according to the invention 5 further crushed to the final crushing product 14. The forwarding of the respective products takes place here by the first conduit means 4 from the reservoir 1 to the grinder 16, by a fourth conduit means 19 from the grinder 16 to the device 5, by a second conduit means from the device 5 to the raw mass container 7 and by the third conduit means 9 from the raw mass container to the paper machine 10, not shown. FIG. 3 shows a further preferred embodiment of the invention, again showing only the comminuting area for the pulp-containing raw material 2. The pulp-containing raw material 2 is in turn kept ready in the storage container 1 in the form of wood chips 3, then ground in the grinder 16 to an intermediate product 14 and then crushed in the device 5 for crushed product 14 before it in the raw mass container 7 as raw material for the subsequent processing to paper 15 is kept.
Zusätzlich weist diese Ausführungsform noch eine Dosiereinrichtung 20 auf, in der drei unterschiedliche Hilfsstoffe 21, 22 und 23 bevorratet sind. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Dosiervorrichtung 20 so ausgebildet, dass sie den ersten Hilfsstoff 21 über eine erste Dosierleitung 24 in das erste Leitungsmittel 4 eindosieren kann. Weiterhin weist sie eine zweite Dosierleitung 25 auf, die ver- zweigt ist und den zweiten Hilfsstoff 22 wahlweise in das Mahlwerk 16, das vierte Leitungsmittel 19 oder die Vorrichtung 5 eindosieren kann. Schließlich verfügt die Dosiervorrichtung 20 über eine dritte Dosierleitung 26, mittels der der dritte Hilfsstoff 23 in das zweite Leitungsmittel 6 eindosierbar ist. Die Steuerung der Dosiervorrichtung 20 erfolgt mittels einer Steuereinrichtung 27, die über die strichpunktiert dargestellten Steuerleitungen 28 verschiedene Komponenten der Anlage steuern kann. So führt eine Verzweigung der Steuerleitung 28 zur Dosiervorrichtung 20, eine andere Verzweigung zur Vorrichtung 5 und wiederum eine andere Verzweigung zum Mahlwerk 16. Dort können beispielsweise Komponenten wie Dosierpumpen, Antriebe, Heizungen etc. mittels der Steuereinrich- tung 27 in vorgegebener Weise gesteuert werden. Zur Steuereinrichtung 27 führen als Eingangsgrößen eine erste Signalleitung 29, eine zweite Signalleitung 30 und eine dritte Signalleitung 31. Diese Signalleitungen verbinden unterschiedliche Sensormittel 32 mit der Steuereinrichtung 27. Die Sensormittel 32 stellen der Steuereinrichtung 27 Meßwerte oder sonstige Informationen als Eingangsgrößen bereit, anhand derer die Steuerung der Komponenten gemäß vorgegebener Regeln erfolgt. Beispielsweise kann das am Vorratsbehälter 1 angebrachte Sensormittel 32 ein Feuchtigkeitssensor sein, welcher die Feuchtigkeit der im Behälter 1 be- findlichen Hackschnitzel 3 ermittelt. Das Sensormittel 32, welches beispielsweise am Mahlwerk 16 angeordnet ist, kann die Konzentration eines Hilfsstoffes, in diesem Falle des ersten Hilfsstoffes 21, erfassen und das hinter der Vorrichtung 5 angeordnete Sensormittel 32 kann beispielsweise die Faserlänge oder auch die mittlere Faserlänge des in der Vorrichtung 5 erzeugten Zerkleinerungsproduktes 14 erfassen.In addition, this embodiment also has a metering device 20 in which three different auxiliary substances 21, 22 and 23 are stored. In the embodiment shown, the metering device 20 is designed so that it can meter in the first auxiliary substance 21 via a first metering line 24 into the first conduit means 4. Furthermore, it has a second metering line 25, which is branched and can meter in the second auxiliary substance 22 optionally in the grinder 16, the fourth conduit means 19 or the device 5. Finally, the metering device 20 has a third metering line 26, by means of which the third auxiliary substance 23 can be metered into the second conduit means 6. The control of the metering device 20 by means of a control device 27 which can control 28 different components of the system via the dot-dash lines shown control lines. Thus, a branch of the control line 28 leads to the metering device 20, another branch to the device 5 and in turn another branch to the grinder 16. There, for example, components such as metering pumps, drives, heaters etc. by means of the control device 27 can be controlled in a predetermined manner. To the control device 27 lead as input variables, a first signal line 29, a second signal line 30 and a third signal line 31. These signal lines connect different sensor means 32 with the control device 27. The sensor means 32 provide the control device 27 measured values or other information as input variables, on the basis of which Control of the components according to predetermined rules takes place. For example, the sensor means 32 attached to the storage container 1 may be a moisture sensor which measures the moisture in the container 1. sensitive chips 3 determined. The sensor means 32, which is arranged for example on the grinder 16, can detect the concentration of an adjuvant, in this case the first adjuvant 21, and the sensor means 32 arranged behind the apparatus 5 can, for example, the fiber length or the mean fiber length of the in the device. 5 detected grind product 14 detect.
Hat es sich bei einem bestimmten Rohstoff beispielsweise bewährt, durch Zugabe eines bestimmten Hilfsstoffes 21 wie etwa Wasser oder Wasserdampf, eine Faser- längenvergrößerung zu erzielen und wird am Sensormittel 32 hinter der Vorrichtung 5 eine starke Abnahme der produzierten Faserlänge ermittelt, so kann die Steuereinrichtung 27 durch verstärkte Zugabe von Wasser oder Wasserdampf mittels der Dosiereinrichtung 20 wieder auf die Erzeugung der gewünschten Mindest- faserlänge hinwirken, indem dieser Hilfsstoff 21 vermehrt zugegeben wird. Neben dem gezeigten Beispiel der Zugabe von Wasser als Hilfsstoff 21 sind aber auch zahlreiche andere Steuerungen von Parametern denkbar. Diese sind beispielsweise die Steuerung der Temperatur oder die Parameter von mechanischen Vorbehandlungen, wie etwa den Walzenabständen oder Drücken, mit denen eine mechanische Vorbearbeitung stattfindet, die Zugabe von Lösemitteln, Bleichmitteln, Lau- gen, Säuren und sonstigen im Rahmen der Papierherstellung bekannten Hilfsstof- fen und Maßnahmen.If it has proven useful, for example, to increase the fiber length by adding a specific auxiliary substance 21, such as water or steam, and if the sensor device 32 behind the device 5 detects a sharp decrease in the fiber length produced, the control device 27 can by increasing the addition of water or steam by means of the metering device 20 again work towards the generation of the desired minimum fiber length by this auxiliary material 21 is increasingly added. In addition to the example shown, the addition of water as an excipient 21 but also numerous other controls of parameters are conceivable. These are, for example, the control of the temperature or the parameters of mechanical pretreatments, such as the roller distances or pressures with which mechanical pre-processing takes place, the addition of solvents, bleaching agents, caustics, acids and other auxiliaries known in papermaking and measures.
In Figur 4 ist nun die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 in einer vergrößerten und detaillierten Darstellung wiedergegeben. Dabei wird über das vierte Leitungsmit- tel 19 die Zwischenstufe 18 in die Vorrichtung 5 gefördert. Das vierte Leitungsmittel dient dabei als Zuführung für die Zwischenstufe 18 oder ggf. für den Rohstoff 2. Dort sind an Lagerstellen 33 eine erste Scheibe 34 und eine zweite Scheibe 35 drehbar befestigt. Jeder der Scheiben 33 und 34 weist eine Mehrzahl auf einer Kreisbahn angeordneter Läuferelemente 36 auf. Nach dem Verlassen des vierten Leitungsmittels 19 gelangen die Zwischenstufen 18 zunächst in einen Innenraum 37, der zwischen den Läuferelementen 36 ausgebildet ist. Von dort werden sie durch die schnell rotierenden Scheiben 34 und 35 in eine Rotationsbewe- gung versetzt und bewegen sich aufgrund der auftretenden Zentrifugalkräfte durch das von den Läufern 36 gebildete Labyrinth in radialer Richtung nach außen hin, wobei eine Zerkleinerung der Zwischenstufe 18 zu einzelnen Fasern 38 erfolgt, von wo die Zerkleinerungsprodukte 14 bereits abgeführt werden können. Da auf- grund der Rotation in der rechten Hälfte der Vorrichtung 5 ein höherer Luftdruck herrscht als in der linken, ist es erforderlich, ein Dichtmittel 39 vorzusehen, welches mit der ersten Scheibe 34 in der Weise zusammenwirkt, dass es einen Übertritt der Fasern 38 von der rechten Hälfte in die linken Hälfte verhindert.In Figure 4, the inventive device 5 is now reproduced in an enlarged and detailed representation. In this case, the intermediate stage 18 is conveyed into the device 5 via the fourth line means 19. The fourth conduit means serves as a supply for the intermediate stage 18 or possibly for the raw material 2. There, a first disc 34 and a second disc 35 are rotatably mounted at bearings 33. Each of the discs 33 and 34 has a plurality of rotor elements 36 arranged on a circular path. After leaving the fourth line means 19, the intermediate stages 18 first pass into an interior space 37 which is formed between the rotor elements 36. From there, they are rotated by the rapidly rotating disks 34 and 35 into a rotating motion. tion offset and move due to the centrifugal forces occurring through the labyrinth formed by the runners 36 in the radial direction outwards, with a crushing of the intermediate stage 18 to individual fibers 38 takes place, from where the crushing products 14 can already be removed. Because of the rotation in the right half of the device 5, there is a higher air pressure than in the left, it is necessary to provide a sealing means 39, which cooperates with the first disc 34 in such a way that there is a transition of the fibers 38 of the right half in the left half prevented.
Im Weiteren werden die Fasern 38 dann über das zweite Leitungsmittel 6 weiter in Richtung des Rohmassebehälters 7 weitergeleitet.In addition, the fibers 38 are then forwarded via the second conduit means 6 further in the direction of the raw material container 7.
In Figur 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist zusätzlich am vierten Leitungsmittel 19 eine Heizeinrichtung 39 vorgesehen, um das Zwischenprodukt 18 vor dem Eintritt in die Vorrichtung 5 aufzuheizen. Hierdurch kann beispielsweise mittels einer Aufheizung auf Temperaturen von 90 0C und höher eine Plastifizierung des im zellstoffhaltigen Rohstoff 2 enthaltenen Lignins erreicht werden, was die Auflösung des Zwischenproduktes 18 zu den einzelnen Fasern 38 erleichtert. Die Heizeinrichtung 39 kann beispielsweise mit Heißdampf aber auch mit Mikrowelle oder brennstoffgefeuert betrieben werden.FIG. 5 shows a further embodiment of the device 5 according to the invention. In this embodiment, a heater 39 is additionally provided on the fourth conduit means 19 to heat the intermediate product 18 before entering the device 5. In this way, for example by means of heating to temperatures of 90 0 C and higher, a plasticization of the lignin contained in the pulp-containing raw material 2 can be achieved, which facilitates the dissolution of the intermediate product 18 to the individual fibers 38. The heating device 39 can be operated, for example, with superheated steam but also with a microwave or fuel-fired.
Alternativ kann es bei bestimmten zellstoffhaltigen Rohstoffen 2 auch sinnvoll sein, an dieser Stelle eine Kühlung auf tiefe Temperaturen vorzunehmen, wobei dann anstelle der Heizeinrichtung 39 eine entsprechende Kühleinrichtung vorteilhaft sein kann.Alternatively, it may also be useful for certain pulp-containing raw materials 2 to carry out cooling to low temperatures at this point, in which case a corresponding cooling device may be advantageous instead of the heating device 39.
Weiterhin unterscheidet sich die in Figur 5 dargestellte Vorrichtung 5 gegenüber der nach Figur 4 dadurch, dass zusätzlich eine Transporteinrichtung 40 vorgese- hen ist. Die Transporteinrichtung 40 besteht dabei aus einem angetriebenen Gehäuse 41, das entlang einer umlaufenden Schiene 42 den gesamten Umfang der Vorrichtung 5 umfahren kann und dabei mit einem Arm 43 ggf. auftretende Fa- seransammlungen 44 lösen, lockern und zum Abtransport in den Luftstrom bewegen kann. Für einen geordneten und kontrollierten Abtransport der vereinzelten Fasern ist zudem eine Sammelvorrichtung 51 vorgesehen, die über eine Schräge, die in radialer Richtung aus den Scheiben 35 und 35 austretenden Fasern zumin- dest teilweise in Richtung des Auslasses umlenkt. Neben dem gezeigten mechanisch wirkenden Arm 43 können als Transportmittel aber auch andere bekannte Mittel eingesetzt werden, wie etwa Blasdüsen, welche mit Dampf, Wasser oder Druckluft betrieben sind. Durch die Unterstützung des Faserabtransportes kann die Vorrichtung 5 somit über lange Zeiträume und damit sehr wirtschaftlich stö- rungsfrei betrieben werden.Furthermore, the device 5 shown in FIG. 5 differs from that according to FIG. 4 in that additionally a transport device 40 is provided. The transport device 40 consists of a driven housing 41, which can bypass the entire circumference of the device 5 along a peripheral rail 42 and thereby with an arm 43 possibly occurring Fa Loosen 44, loose and move for removal into the air flow. For an orderly and controlled removal of the separated fibers, a collecting device 51 is also provided, which deflects at least partially in the direction of the outlet by means of a bevel, the fibers emerging in the radial direction from the discs 35 and 35. In addition to the shown mechanically acting arm 43 can be used as a means of transport but also other known means, such as nozzles, which are operated with steam, water or compressed air. As a result of the support of the fiber removal, the device 5 can thus be operated over long periods of time and thus very economically without interference.
In Figur 6 ist eine mögliche Ausführungsform zur Anordnung von Läuferelementen 36 dargestellt. Es handelt sich dabei um eine Schnittdarstellung durch die Läuferelemente zweier Scheiben 34 und 35. Bei dieser Ausführungsform sind ledig- lieh zwei Reihen von Läuferelementen vorgesehen. Eine erste Reihe 45 ist dabei einer ersten Scheibe 34 zugeordnet und eine zweite Reihe 46 einer zweiten Scheibe 35. Entsprechend den Pfeilen 47 drehen sich die beiden Reihen in gegenläufiger Richtung, so dass auch die Läuferelemente 36 sich gegenläufig zueinander bewegen. In der Mitte ist exemplarisch ein Hackschnitzel 3 dargestellt, welches während der Zerkleinerung in etwa eine Wegstrecke entsprechend dem Pfeil 48 zurücklegt.FIG. 6 shows a possible embodiment for arranging rotor elements 36. This is a sectional view through the rotor elements of two discs 34 and 35. In this embodiment, only two rows of rotor elements are provided. A first row 45 is associated with a first disc 34 and a second row 46 of a second disc 35. According to the arrows 47, the two rows rotate in the opposite direction, so that the rotor elements 36 move in opposite directions to each other. In the middle of a chip 3 is exemplified, which travels during comminution in about a distance corresponding to the arrow 48.
In Figur 7 ist eine andere mögliche Anordnung von Läuferelementen 36 dargestellt. Die Läuferelemente 36 sind dabei in zwei Reihen 45 und 46 angeordnet, die kreisbogenförmig ausgebildet sind und von denen nur ein Segment dargestellt ist. In der oberen Reihe 45 sind zwei Läuferelemente 36 dargestellt, die sich in der Bildebene nach rechts bewegen. In der unteren Reihe 46 sind zwei Läuferelemente 36 angeordnet, die sich in der Bildebene nach links bewegen. Das rechte der beiden Läuferelemente in der Reihe 46 weist dabei einen Anstellwinkel α gegen- über seiner Bewegungsrichtung 50 auf. Durch diesen Anstellwinkel α wird ein zusätzlicher Luftstrom, ähnlich wie bei einer Turbinenschaufel erzeugt, der in der Bildebene von unten nach oben gerichtet ist. Durch die Ausbildung eines An- Stellwinkels α wird der Transport der zellstoffhaltigen Rohstoffe 2 und der Abtransport der zerkleinerten Fasern 38 zusätzlich unterstützt. Beispielhaft für die Vielzahl der zu zerkleinernden Rohstoffpartikel ist als zellstoffhaltiger Rohstoff 2 ein Faserverbund dargestellt, der sich entlang der Linie 48 durch die Läuferele- mente 36 hindurch bewegt. Hierbei wird der Rohstoff 2 von Druckwellen 49 er- fasst, welche durch die Bewegung der Läuferelemente in dem umgebenden gasförmige Medium entstehen. Je nach Trägheit der Partikel des zellstoffhaltigen Rohstoffes 2, dessen Geometrie und den gewählten Geschwindigkeiten der Läuferelemente kommt es durch die Druckwellen 49 und die Läuferelemente 36 zu einer berührungslosen oder zumindest teilweise berührungslosen Aufspaltung der Partikel zu einzelnen Fasern 38. Wichtig ist hierbei, dass die Faserlänge der einzelnen Fasern nahezu unverändert beibehalten wird, wodurch die Qualität des daraus hergestellten Papiers bzw. Zellstoffproduktes erheblich verbessert werden kann.FIG. 7 shows another possible arrangement of rotor elements 36. The rotor elements 36 are arranged in two rows 45 and 46, which are circular arc-shaped and of which only one segment is shown. In the upper row 45, two rotor elements 36 are shown, which move in the image plane to the right. In the lower row 46, two rotor elements 36 are arranged, which move in the image plane to the left. The right of the two rotor elements in the row 46 has an angle of attack α with respect to its direction of movement 50. By this angle of attack α an additional air flow is generated, similar to a turbine blade, which is directed in the image plane from bottom to top. By training a Adjusting angle α, the transport of the pulp-containing raw materials 2 and the removal of the shredded fibers 38 is additionally supported. As an example of the large number of raw material particles to be comminuted, a fiber composite, which moves along the line 48 through the rotor elements 36, is shown as a cellulose-containing raw material 2. In this case, the raw material 2 is detected by pressure waves 49 which arise as a result of the movement of the rotor elements in the surrounding gaseous medium. Depending on the inertia of the particles of the pulp-containing raw material 2, its geometry and the selected speeds of the rotor elements, it comes through the pressure waves 49 and the rotor elements 36 to a contactless or at least partially contactless splitting of the particles into individual fibers 38. It is important that the fiber length the individual fibers is maintained virtually unchanged, whereby the quality of the paper or pulp product produced therefrom can be significantly improved.
Neben der Geometrie der Läuferelemente, die beispielsweise auch tropfen- oder tragflächenprofüähnlich ausgebildet sein können, ist auch deren Beabstandung in Bewegungsrichtung und Umlaufgeschwindigkeit entlang der Bahnen 45, 46 eine wesentliche Kenngröße für die Qualität des erzeugten Zerkleinerungsproduktes 14. Neben den baulich fest vorgegebenen Geometrien kann aber auch die Rotationsgeschwindigkeit der einzelnen Scheiben zusammen mit den darauf befestigten Läufern und die Relativgeschwindigkeiten der auf unterschiedlichen Scheiben befestigten Läuferelemente zueinander als Steuergröße von der zuvor beschriebenen Steuereinrichtung 27 gesteuert werden, wodurch sich ebenfalls der Zerkleine- rungsprozess beeinflussen und kontrollieren lässt.In addition to the geometry of the rotor elements, which may be formed teardrop or Tragprofileprofile similar example, their spacing in the direction of movement and velocity along the tracks 45, 46 an essential parameter for the quality of the crushed product produced 14. In addition to the structurally fixed geometries but Also, the rotational speed of the individual disks together with the runners mounted thereon and the relative speeds of the runner elements fastened on different disks to each other are controlled as a control variable by the control device 27 described above, whereby the comminution process can likewise be influenced and controlled.
Im Übrigen wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es sind vielmehr zahlreiche Abwandlungen der Erfindung im Rahmen der Patentansprüche möglich. So kön- nen beispielsweise anstelle der beschriebenen Parameter als Steuerungsgrößen noch weitere dem Fachmann bekannte Steuerungsparameter mittels der Steuerungseinrichtung überwacht werden. Darüber hinaus ist neben den angegebenen Impulsfrequenzen auch eine variable Wahl von Impulsfrequenzen denkbar, wobei zunächst eine Eigenfrequenzanalyse des zu zerkleinernden Rohstoffes vorgenommen wird und anschließend die entsprechenden wenigstens eine Eigenfrequenz durch beispielsweise eine entsprechende Geschwindigkeitswahl der rotie- renden Scheiben in der Vorrichtung 5 aufgegeben wird, um somit eine möglichst optimale und energiesparende Zerkleinerung zu erreichen.Incidentally, it should be noted that the present invention is not limited to the illustrated embodiments. Rather, numerous modifications of the invention within the scope of the claims are possible. Thus, for example, instead of the described parameters as control variables, further control parameters known to the person skilled in the art can be monitored by means of the control device. In addition, in addition to the specified Pulse frequencies and a variable choice of pulse frequencies conceivable, initially a natural frequency analysis of the raw material to be cut is made and then the corresponding at least one natural frequency by, for example, a corresponding choice of speed of rotating discs in the device 5 is abandoned, thus optimally and energy-saving as possible To achieve shredding.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1. Vorratsbehälter1st storage container
2. zellstoffhaltiger Rohstoff2. pulp-containing raw material
3. Hackschnitzel3. wood chips
4. erstes Leitungsmittel4. first conduit means
5. Vorrichtung5. Device
6. zweites Leitungsmittel6. second conduit means
7. Rohmassebehälter7. Raw mass container
8. Rohmasse8. Raw mass
9. drittes Leitungsmittel9. third conduit
10. Papiermaschine10. Paper machine
11. Sieb11. sieve
12. Papierbahn12. Paper web
13. Rolle13. role
14. Zerkleinerungsprodukt14. Crushed product
15. Papier15. Paper
16. Mahlwerk16. Grinder
17. Walzenpaar17th pair of rollers
18. Zwischenstufe18th intermediate stage
19. viertes Leitungsmittel19th fourth conduit
20. Dosiervorrichtung20. Metering device
21. erster Hilfsstoff 22. zweiter Hilfsstoff21st first excipient 22nd second excipient
23. dritter Hilfsstoff23. third excipient
24. erste Dosierleitung24. first dosing line
25. zweite Dosierleitung 26. dritte Dosierleitung25. second dosing line 26. third dosing line
27. Steuereinrichtung27. Control device
28. Steuer leitung28. Control line
29. erste Signalleitung29th first signal line
30. zweite Signalleitung 31. dritte Signalleitung30. second signal line 31. third signal line
32. Sensormittel32. Sensor means
33. Lagerstelle33rd depository
34. erste Scheibe34. first disc
35. zweite Scheibe 36. Läuferelement35. second disc 36. runner element
37. Innenraum37. interior
38. Faser38. fiber
39. Heizeinrichtung39. Heating device
40. Transporteinrichtung 41. Gehäuse40. Transport device 41. Housing
42. Schiene42. Rail
43. Arm43. Arm
44. Faseransammlung44. Fiber accumulation
45. erste Reihe 46. zweite Reihe45th first row 46th second row
47. Pfeil47. arrow
48. zweiter Pfeil α Anstellwinkel48. second arrow α angle of attack
49. Druckwelle 50 Bewegungsrichtung49. Pressure wave 50 direction of movement
51 Sammelvorrichtung 51 collecting device

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Zellstoffproduktes, beinhaltend die Verfahrensschritte:1. A process for producing a pulp product, comprising the process steps:
a. Bereitstellen eines zellstoffhaltigen Rohstoffes (2), b. Zerkleinern des zellstoffhaltigen Rohstoffes (2) unter Erhalt eines Zerkleinerungsproduktes (14), c. Verarbeiten des Zerkleinerungsproduktes (14) zu Papier,a. Providing a pulp-containing raw material (2), b. Crushing the pulp-containing raw material (2) to obtain a crushed product (14), c. Processing the shredded product (14) into paper,
wobei im Verfahrensschritt b. eine zumindest teilweise Zerkleinerung des zellstoffhaltigen Rohstoffes mittelswherein in method step b. an at least partial comminution of the pulp-containing raw material by means
i. Stoßdruckwellen (49), ii. wenigstens einem bewegten Läuferelement (36),i. Shock waves (49), ii. at least one moving runner element (36),
oder einer Kombination davon ausgeführt wird, wobei Stoßdruckwellen (49) mit einer Frequenz von mindestens 1000 Hertz erzeugt werden.or a combination thereof, wherein surge pressure waves (49) having a frequency of at least 1000 hertz are generated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor oder während der Zerkleinerung wenigstens ein Hilfsstoff (21, 22, 23) zugegeben wird.2. The method of claim 1, wherein before or during comminution at least one excipient (21, 22, 23) is added.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens die Temperatur des zellstoffhaltigen Rohstoffes (2), ein Druck oder ein3. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least the temperature of the pulp-containing raw material (2), a pressure or a
Hilfsstoffgehalt vor und/oder während des Zerkleinerns gesteuert oder geregelt wird.Auxiliary content is controlled or regulated before and / or during comminution.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zerkleine- rung mittels wenigstens zwei gegenläufig bewegten Läuferelementen (36) ausgeführt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the crushing tion is carried out by means of at least two oppositely moving rotor elements (36).
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Zellstoffprodukt mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:A process according to the preceding claim, wherein the pulp product has at least one of the following characteristics:
Zl : eine Reißlänge von mehr als 3000 m, insbesondere von mehr als 5000 mZl: a tear length of more than 3000 m, in particular of more than 5000 m
Z2: eine Weiterreißarbeit von mehr als 1050 mJoule/m Z3: eine Arbeitsaufnahme von mehr als 85 mJoule Z4: einen Grobfaseranteil R14 von höchstens 10% Gew.-Anteil. Z5: eine mittlere Faserlänge von 1,5mm bis 2,5mm.Z2: a tear propagation of more than 1050 mJoule / m Z3: a working absorption of more than 85 mJoule Z4: a coarse fiber fraction R14 of at most 10% by weight. Z5: a mean fiber length of 1.5mm to 2.5mm.
6. Vorrichtung zur Herstellung eines Zerkleinerungsproduktes (14) mit wenigstens einem Läuferelement (36), welches relativ zu einem zellstoffhalti- gen Rohstoff (2) beweglich ist, wobei Stoßdruckwellen (49) erzeugt werden, die auf den Rohstoff (2) einwirken.6. An apparatus for producing a crushed product (14) having at least one rotor element (36) which is movable relative to a cellulosic raw material (2), wherein shock pressure waves (49) are generated, which act on the raw material (2).
7. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mindestens zwei Gruppen von Läuferelementen (36) vorgesehen sind.7. Device according to the preceding claim, wherein at least two groups of rotor elements (36) are provided.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, wobei einzelne Läuferelemente (36) oder Gruppen von Läuferelementen wahlweise als Stator oder Rotor ausgebildet sind.8. Device according to one of the preceding claims 6 or 7, wherein individual rotor elements (36) or groups of rotor elements are optionally formed as a stator or rotor.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei die Läuferelemente (36) zumindest teilweise einen Anstellwinkel (α) ihrer Be- wegungsrichtung (50) aufweisen.9. Device according to one of the preceding claims 6 to 8, wherein the rotor elements (36) at least partially an angle of attack (α) their direction of movement (50).
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei wenigstens zwei Gruppen von Läuferelementen (36) gegenläufig bewegt werden. 10. Device according to one of the preceding claims 6 to 9, wherein at least two groups of rotor elements (36) are moved in opposite directions.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 10, wobei wenigstens eine Dosiervorrichtung (20) zur Zugabe wenigstens eines Hilfs- stoffes (21, 22, 23) vorgesehen ist.11. Device according to one of the preceding claims 6 to 10, wherein at least one metering device (20) for adding at least one auxiliary material (21, 22, 23) is provided.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 11, wobei wenigstens eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung (39) vor und/oder in der Vorrichtung (5) angeordnet ist.12. Device according to one of the preceding claims 6 to 11, wherein at least one heating and / or cooling device (39) before and / or in the device (5) is arranged.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 12, wobei in Durchlaufrichtung der Zerkleinerungsprodukte (14) hinter den Läuferelementen (36) eine Sammelvorrichtung (51) für das Zerkleinerungsprodukt vorgesehen ist.13. Device according to one of the preceding claims 6 to 12, wherein in the passage direction of the crushing products (14) behind the rotor elements (36) is provided a collecting device (51) for the crushed product.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 13, wobei eine Transporteinrichtung (40) zum Abtransport des Zerkleinerungsproduktes (14) vorgesehen ist.14. Device according to one of the preceding claims 6 to 13, wherein a transport device (40) for removing the crushed product (14) is provided.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 14, wobei wenigstens ein Sensormittel (32) vorgesehen ist, welches mit einer Steue- rungseinrichtung (27) zur Steuerung der Vorrichtung (5) vorgesehen ist.15. Device according to one of the preceding claims 6 to 14, wherein at least one sensor means (32) is provided, which is provided with a control device (27) for controlling the device (5).
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 15, wobei diese zumindest teilweise von einer druckfesten Kammer umschlossen ist.16. Device according to one of the preceding claims 6 to 15, wherein it is at least partially enclosed by a pressure-resistant chamber.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das mit einer Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 6 bis 16 durchgeführt wird.17. The method according to any one of claims 1 to 5, which is carried out with a device (5) according to any one of claims 6 to 16.
18. Zerkleinerungsprodukt, erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 17.18. Crushing product obtainable according to one of claims 1 to 5 and 17.
19. Zerkleinerungsprodukt nach Anspruch 18 mit mindestens einer der folgenden Eigenschaften: ZPl : eine Reißlänge von mehr als 3000 m, insbesondere von mehr als19. Crushing product according to claim 18 having at least one of the following properties: ZPl: a breaking length of more than 3000 m, in particular more than
5000 m,5000 m,
ZP2: eine Weiterreißarbeit von mehr als 1050 mJoule/m, ZP3: eine Arbeitsaufnahme von mehr als 85 mJoule, ZP4: einen Grobfaseranteil R14 von höchstens 10% Gew.-Anteil,ZP2: a tear propagation of more than 1050 mJoule / m, ZP3: a working absorption of more than 85 mJoule, ZP4: a coarse fiber fraction R14 of at most 10% w / w,
ZP5: eine mittlere Faserlänge von 1,5mm bis 2,5mm.ZP5: a mean fiber length of 1.5mm to 2.5mm.
20. Papier erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 18 bis 19.20. Paper obtainable according to one of claims 1 to 5 or 18 to 19.
21. Papier nach Anspruch 20 mit mindestens einer der folgenden Eigenschaften:21. The paper of claim 20 having at least one of the following properties:
Pl : eine Reißlänge von mehr als 3000 m, insbesondere von mehr alsPl: a tearing length of more than 3000 m, in particular more than
5000 m,5000 m,
P2: eine Weiterreißarbeit von mehr als 1050 mJoule/m, P3: eine Arbeitsaufnahme von mehr als 85 mJoule,P2: a tear propagation of more than 1050 mJoule / m, P3: a workload of more than 85 mJoule,
P4: einen Grobfaseranteil R14 von höchstens 10% Gew.-Anteil, P5: eine mittlere Faserlänge von 1,5mm bis 2,5mm. P4: a coarse fiber content R14 of at most 10% by weight, P5: a mean fiber length of 1.5mm to 2.5mm.
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