WO2018153577A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer faserstoffbahn in einer papiermaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer faserstoffbahn in einer papiermaschine Download PDF

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WO2018153577A1
WO2018153577A1 PCT/EP2018/051045 EP2018051045W WO2018153577A1 WO 2018153577 A1 WO2018153577 A1 WO 2018153577A1 EP 2018051045 W EP2018051045 W EP 2018051045W WO 2018153577 A1 WO2018153577 A1 WO 2018153577A1
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fiber mat
fiber
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individual fibers
recycled
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Martin Kemper
Heiko Held
Cordts Monteiro WAGNER
Thomas Martin
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Voith Patent Gmbh
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    • B32B2553/00—Packaging equipment or accessories not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of a fiber mat which is particularly suitable for use in the production of packaging board or fibrous construction elements from a fibrous recycled product comprising corrugated cardboard waste and / or cardboard waste and / or waste paper and / or papermaking waste paper and cardboard an apparatus for carrying out the method and a packaging board produced by the method.
  • packaging board is formed as a corrugated board. This consists of a corrugated paper wave, which is arranged between two cover papers and glued to a unit with these. The corrugated paper acts as a spacer between the cover papers to ensure the required flexural strength of the corrugated box.
  • the corrugated paper and the cover papers are each produced on paper machines in paper mills.
  • the corrugated cardboard box is then produced on site or in other factories in a corrugated cardboard plant.
  • the wave is generated from the corrugated paper under higher temperature and by moistening the corrugated paper on corrugating rolls and glued to the ceiling paper.
  • the corrugated paper and the cover papers are produced in paper machines in conventional process steps. Starting from an aqueous pulp suspension having a solids content in the range of 10 g / liter, the corrugated paper and the ceiling paper are produced by dewatering, pressing and thermal drying. In the dewatering step, very large quantities of white water are withdrawn from the suspension and in some cases returned to the process.
  • the object of the invention is therefore to provide a less expensive process with lower energy consumption, as well as a simple device for the production of packaging board or construction elements and to avoid the disadvantages of known methods.
  • a process is proposed for the production of a fiber mat which is particularly suitable for use in the manufacture of packaging board or fibrous structural members from a fibrous recycled product comprising corrugated board waste and / or cardboard waste and / or waste paper and / or papermaking paper or board waste comprising the following steps:
  • the specific volume of the fiber mat is greater than 1.6 cm 3 / g, in particular greater than 2 cm 3 / g, preferably greater than 3 cm 3 / g and wherein the fiber mat thickness> 1 mm, in particular> 1.5 mm, preferably> 2 mm is.
  • packaging board can be produced from the flat fiber mat.
  • the at least partially made of the fiber mat packaging board is preferably processed into products such as packaging boxes. These can be used as fruit boxes, vegetable boxes.
  • middle layers in door leaves which are planked on both sides with wood panels, can also be produced from the flat fiber mat.
  • construction elements such as insulating materials, for example for house construction, can be produced by the method according to the invention.
  • the use of a fibrous recycled material as a starting material means that no or less of expensive virgin fibers have to be used.
  • the products made from the fiber mat can advantageously also be used.
  • the fiber mat produced differs from conventionally produced wave papers by the high specific volume with a simultaneously large fiber mat thickness.
  • the specific volume of the fiber mat is preferably limited to ⁇ 10 cm 3 / g. This ensures sufficient pressure resistance across the thickness of the fiber mat.
  • more and more goods are ordered from online shops. This results in an increase in the movement of goods by sending the goods in packaging boxes.
  • the packaging and shipping of Goods can thus be combined with the production of packaging board and possibly packaging boxes.
  • the used packaging boxes are processed by the process according to the invention cost and environmentally friendly to new packaging boxes. Thanks to this flexible process, the size and shape of the new packaging boxes can be easily adapted to the new products to be packaged.
  • the recycled goods can be collected economically within a radius of 100 km to the location of the system for carrying out the method. If the process is carried out by packaging manufacturers, the paper or packaging cardboard waste resulting therefrom in the known processes for packaging board production, for example waste which is produced during cutting, can also be processed to form new packaging cartons and packaging boxes.
  • the implementation of the method is particularly suitable at locations of mail order companies or packaging manufacturers, as there are no own production-related wastewater treatment plants necessary and available.
  • the method is also advantageously suitable for producing fiber mats also in locations in dry, arid areas of the tropical or subtropical climatic zones, since only small amounts of water are required.
  • it may be sufficient to use an impingement flow drying device and / or a through-flow drying device, wherein the warm and dry ambient air can be used as the drying medium.
  • the solution according to the invention can be used particularly advantageously.
  • the implementation of the method is particularly suitable at these locations, since there are no separate treatment plants.
  • the recycled goods are collected in a small radius of preferably about 100 km from the location of carrying out the method.
  • the method is particularly suitable for many recycling cycles without compromising the quality of the fiber mats, especially in terms of strength properties, too much. Due to the short recycling cycle, the environment is protected and not burdened by unwanted packaging and other waste paper.
  • the final dry content of the fiber mat is> 80%, especially>85%>,preferably>90%>, wherein the dry content, as usual in paper technology, is given as the quotient of dry matter to the total mass of the fiber mat.
  • the method steps a) to d) are carried out in claim 1 so that the water content of the total mass of the recycled goods 40%>, preferably 30%>, in particular 20%> does not exceed. These values also apply when adding recycled materials to the recycled fabric.
  • the treatment step b.) Preferably comprises at least one step from the following group: crushing the recycled product to a maximum size of 60 mm by 60 mm; Freeing recycled materials from impurities; Disassembling the recycled product into individual fibers and / or fiber bundles in high-consistency refiners and / or in cross-flow debranks and / or in mills; Freeing the individual fibers and / or fiber bundles of contaminants after the cutting step;
  • the length of the individual fibers and / or fiber bundles can advantageously be adjusted to less than 4 mm, in particular to less than 3 mm, during or after the dismantling step.
  • the dismantling step can be carried out so that the recycled material is not completely broken down into individual fibers, but still contains fiber bundles and specks. Due to this lower intensity of the cutting step less energy is needed.
  • the individual fibers and / or fiber bundles are applied in air flow on the surface of a carrier element in the forming step c.), Wherein the carrier element may be made air-permeable or impermeable to air.
  • the air flow may be heated from the ambient temperature. Preferably to a temperature greater than 30 ° C, preferably greater than 40 ° C.
  • the air stream may also be admixed with saturated or unsaturated steam.
  • a heating of the individual fibers and / or the fiber bundles is achieved at the same time and supports their binding to each other.
  • an air-permeable carrier element it can be designed as a circulating or stationary belt, for example a woven screen or felt or a porous membrane, or as a perforated roller or as a perforated plate.
  • the surface of the carrier element can also be structured to structure the surface of the flat fiber mat.
  • a binder for binding the individual fibers and / or fiber bundles may be added in at least one of steps b.), C), d.).
  • starch is used as a binder.
  • melt fibers and / or thermoplastics which melt at a higher temperature and adhesively bond the individual fibers and / or fiber bundles, in particular at their points of intersection.
  • the binder is activated in the solidification step d.)
  • the binder is added to the air stream and mixed with the individual fibers and / or fiber bundles.
  • the mixing step can be done by a static mixer.
  • the fiber mat is press the fiber mat during and / or after the forming step c.).
  • the desired thickness and / or the desired specific volume can be adjusted.
  • This step is preferably carried out in coordination with the process control in the forming step.
  • the solids content in the air stream that is, the concentration of the individual fibers and / or the Fiber bundles and / or the pressure on the forming fiber mat are influenced during the forming.
  • the fiber mat can be produced endless and then rolled up.
  • the fiber mat can be produced with a line-shaped embossing, wherein the limn-shaped embossing has a contour which is matched to the product to be produced from the fiber mat. Due to the limn-shaped embossing, the fiber mat can be locally weakened, for example by perforation, so that the contour can be easily separated from the rest of the fiber mat.
  • the embossing can be carried out, for example, with an embossing roller, which has the lime-shaped contour as raised webs on the roll shell.
  • the limn-shaped embossing can also be performed as non-perforating. In this case, the contour is only optically marked, so that the contour can be cut out of the fiber mat in a subsequent step by hand or by machine.
  • the depositing of the individual fibers and / or the fiber bundles is controlled such that the regions of the contour lines have fewer individual fibers and / or the fiber bundles.
  • the fiber mat in particular in the forming step, is not endlessly produced as a roll product, but is produced piecewise as a format product.
  • a format product For example, plates with a rectangular, square, round or oval shape or with a different contour can be produced.
  • the fiber mat can be produced with a contour matched to the product to be produced from the fiber mat.
  • the format product thus has a contour which is matched to the product to be produced from the flat fiber mat.
  • the fiber mat is produced in multiple layers.
  • a plurality of individual forming steps for forming the respective layer are carried out one after the other.
  • the individual forming steps are carried out synchronously.
  • the individual fibers and / or fiber bundles of the individual layers can come from the same recycled goods or from different recycled goods.
  • the fiber mat is expediently joined and / or folded and / or reshaped in at least one further processing step, in particular for producing a spatial structure, for example a packaging box or an intermediate layer as replacement for the corrugated corrugated paper of known corrugated cardboard boxes between two cover layers of a packaging carton and / or surface finished, such as by applying a line containing a pigmented coating color.
  • the fiber mat can serve as a replacement for the corrugated paper as compared to the known corrugated board.
  • the further layers to be joined to the fiber mat are designed as cover layers, which are produced by the conventional method.
  • the blankets can also be produced by the process according to the invention.
  • at least one blanket layer is adhesively bonded to the fiber mat on the upper side and on the underside of the fiber mat.
  • the invention also relates to packaging cardboard, in particular food packaging cardboard, which consists at least partially of the fiber mat produced by the process according to claim 1.
  • the at least partially made of the fiber mat packaging board is preferably processed into products such as packaging boxes. These can be used as fruit boxes, vegetable boxes.
  • the invention also relates to an apparatus for carrying out the method according to claim 1 for producing a fiber mat, which is particularly suitable for use in the production of packaging board or fibrous construction elements, from a fibrous recycled goods, with a treatment plant for low-water treatment of fiber-containing recycled goods in the air stream one Raw material comprising individual fibers and / or fiber bundles; and with a dry-forming device for forming the individual fibers and / or fiber bundles in the air flow to a flat fiber mat, and with a solidification device for solidifying the formed fiber mat; wherein the specific volume of the fiber mat is greater than 1.6 cm 3 / g, in particular greater than 2 cm 3 / g, preferably greater than 3 cm 3 / g and wherein the fiber mat thickness> 1 mm, in particular> 1.5 mm, preferably> 2 mm is.
  • the treatment plant and the dry forming device and the solidification device are designed so that the water content of the total mass of the recycled goods does not exceed 40%, preferably 30%, in particular 20%.
  • the device for carrying out the method can be designed to be mobile. In a practical case, it can be dimensioned so compact that it is suitable for transport in a transport container, for example in an overseas container. This has the advantage that the device can be almost completely assembled or preassembled at the production site and then transported to the production site. This is particularly advantageous when the device is used in locations of dry, arid areas of tropical or subtropical climates.
  • Figure 1 shows an embodiment of a corrugated cardboard according to the prior
  • FIG. 2a shows a fiber mat according to the invention
  • Figure 2b shows an embodiment of a packaging carton
  • FIG. 3 a shows a fiber mat according to the invention with a linear embossing
  • FIG. 3b shows a fiber mat according to the invention with a linear perforation
  • FIG. 4 shows a fiber mat according to the invention as a format product
  • Figure 5 is a packaging box consisting at least partially of a
  • FIG. 6 shows an exemplary manufacturing process in a schematic representation of
  • Figure 1 shows a section of a known embodiment of a corrugated cardboard 3 in cross section.
  • packaging board is formed as corrugated board 4.
  • This consists of a corrugated paper wave 4, which is arranged between two cover papers 5, 6 and is glued to a unit with these.
  • the wavy corrugated paper 4 acts as a spacer between the ceiling papers 5, 6, to ensure a required flexural rigidity of the corrugated cardboard 3.
  • the corrugated paper 4 and the cover papers 5, 6 are each produced on paper machines in paper mills.
  • the corrugated board 3 is subsequently produced on site or in other factories in a corrugated cardboard plant.
  • the wave is generated from the shaft paper 4 at higher temperature and by moistening the wave paper on corrugating rollers and glued to the ceiling papers 5, 6.
  • the corrugated paper 4 and the cover papers 5, 6 are produced in paper machines in conventional process steps. Starting from an aqueous pulp suspension having a solids content in the range of 10 g / liter, the corrugated paper 4 and the cover paper 5, 6 are produced by dewatering, pressing and thermal drying. In the dewatering step, very large quantities of white water are withdrawn from the suspension and in some cases returned to the process.
  • This known manufacturing process is complex and requires, on the one hand, many process steps and, on the other hand, large amounts of energy for drying the produced papers and for pumping the large quantities of water released during wet-forming.
  • FIG. 2 a shows a section of a flat fiber mat 1 according to the invention in cross-section, which has a thickness 2 of more than 1 mm and a specific thickness Having volume greater than 1.6 cm 3 / g.
  • the planar fiber mat stretches a plane whose surface normal lies in the plane of the drawing in the example shown.
  • the illustrated individual fibers and fiber bundles are essentially anisotropically oriented, that is to say their orientation has no preferred direction in this example.
  • the forming process in such a way that a statistical orientation of the individual fibers and / or the fiber bundles is present, that is to say the frequency distribution of the position of the individual fibers and / or fiber bundles has a preferred direction in the plane defined by the flat fiber mat.
  • the individual fibers and / or fiber bundles lie within the fiber mat 1 before in a loose association, but does not exceed the specific volume of 10 cm 3 / g.
  • the specific volume is calculated from the quotient of the thickness and the basis weight of the fiber mat 1.
  • the individual fibers and / or the fiber bundles are glued together at the points of contact with one another by the binder starch.
  • FIG. 2b shows an embodiment of a packaging board with a fiber mat 1 according to the invention.
  • the fiber mat 1 was connected to further cover layers 5, 6 in a further processing step.
  • the fiber mat 1 serves as a replacement for the corrugated paper wave in the known corrugated board.
  • the further layers connected to the fiber mat 1 are designed as cover layers 5, 6, which are produced by the conventional method.
  • the cover layers 5, 6 can also be produced by the method according to the invention.
  • On the upper side and on the underside of the fiber mat is in each case a ceiling layer 5, 6 adhesively connected to the fiber mat 1.
  • the fiber mat 1 can be produced both endlessly as a roll product and also piece by piece as a format product and further processed into products such as packaging boxes. These can be used as fruit boxes, vegetable boxes.
  • a fiber mat 1 according to the invention is shown in plan view with a linear embossing 7.
  • the linear embossing has a contour which is matched to the product to be produced from the fiber mat. In the present example, it is the product of a packaging box 10 and the contour of the linear embossment 7 corresponds to the unwound form of the packaging box 10.
  • the linear embossing 7 represents an optical marking and folding lines 26, so that the Contour from the fiber mat in a subsequent step by hand or machine can be cut out.
  • the packaging box is made by folding the side walls 12 at the folds.
  • the embodiment of the fiber mat 1 shown in Figure 3b differs from the embodiment in Figure 3a only in that the linear embossing of the side walls of the packaging box are perforated.
  • the embossing can be carried out, for example, with an embossing roller, which has the line-shaped contour as raised webs on the roll shell.
  • FIG. 4 shows a fiber mat 1 according to the invention as a format product.
  • the fiber mat 1 is produced with a contour matched to the product to be produced from the fiber mat 1.
  • only fold lines are provided to facilitate the folding of the side walls 12 of the packaging box 10.
  • the fiber mat 1 is thus produced piecewise in this case.
  • FIG. 5 shows a packaging box 10 comprising a fiber mat 1 according to the invention, which according to one of the exemplary embodiments of FIGS. 3a, 3b, 4 has been produced by folding the side walls 12 around the fold lines adjoining the bottom 11 of the packaging box.
  • FIG. 6 shows an exemplary production process for producing the fiber mat 1 according to the invention.
  • the collected fiber-containing recycled fabric 13, comprising corrugated cardboard waste and / or waste paper and / or paper or cardboard waste from papermaking, is provided to the processing plant 14, wherein the individual fibers and / or the fiber bundles are treated water.
  • the proportion of water in the total mass of recycled goods is always less than 40%.
  • the fiber-containing recycling product 13 is processed in the processing plant 14 in the air stream to raw material for the forming step.
  • the fibrous recycling goods 13 is cleaned in a cleaning stage 21 of metallic objects and coarse dirt.
  • the cleaning stage 12 comprises a metal detector or a gravity separator.
  • a further purification stage 23 may be provided in which impurities are removed by means of heavy or centrifugal force separators, for example air separators or cyclones and metal separators.
  • the shredded recycled goods are broken down into individual fibers and / or fiber bundles in a defibration stage 24 - likewise in the air stream.
  • the resulting raw material is fed to form the individual fibers and / or fiber bundles of a dry forming device 15.
  • the raw material in the air stream via a distributor with baffles or mixing units is placed on the surface of a rotating, air-permeable sieve.
  • a suction box for extracting air from the forming zone is provided on the surface opposite the surface.
  • solidification takes place in a solidification device 16.
  • a binder in this example starch, is used.
  • the binder addition 25 takes place in the fiberizing stage 24.
  • the binder can be activated by application of heat in the solidification stage 16.
  • the fiber mat can be vapor-deposited and irradiated
  • the solidification can also be effected by spraying with water or by pressing
  • this is rolled up in a reel 17 and as a roll 18 for further processing

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte (1), die insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Verpackungskarton oder faserstoffhaltigen Konstruktionselementen geeignet ist, aus einer faserstoffhaltigen Recyclingware (13), umfassend Wellpappenabfälle und/oder Kartonabfälle und/oder Altpapier und/oder Papier- oder Kartonabfälle aus der Papierherstellung. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a. Sammeln und Bereitstellen der faserstoffhaltigen Recyclingware (13); b. Wasserarme Aufbereitung der faserstoffhaltigen Recyclingware (13) im Luftstrom zu Rohstoffware umfassend Einzelfasern und/oder Faserbündel; c. Formieren der Einzelfasern und/oder Faserbündel im Luftstrom zu einer flächigen Fasermatte (1) durch ein Trockenformierungsverfahren; d. Verfestigen der formierten Fasermatte (1); wobei das spezifische Volumen der Fasermatte (1) größer als 1,6 cm3/g, insbesondere größer als 2 cm3/g, vorzugsweise größer 3 cm3/g ist und wobei die Fasermattendicke ≥ 1 mm, insbesondere ≥ 1.5 mm, vorzugsweise ≥ 2 mm beträgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn in einer Papiermaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte, die insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Verpackungskarton oder faserstoffhaltigen Konstruktionselementen geeignet ist, aus einer faserstoffhaltigen Recyclingware, umfassend Wellpappenabfälle und/oder Kartonabfälle und/oder Altpapier und/oder Papieroder Kartonabfälle aus der Papierherstellung, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein nach dem Verfahren hergestellter Verpackungskarton. Im Stand der Technik wird Verpackungskarton beispielsweise als Wellpappenkarton ausgebildet. Dieser besteht aus einem gewellten Wellenpapier, das zwischen zwei Deckenpapieren angeordnet ist und mit diesen zu einer Einheit verklebt ist. Das gewellte Wellenpapier fungiert als Abstandshalter zwischen den Deckenpapieren, um eine geforderte Biegesteifigkeit des Wellpappenkartons zu gewährleisten. Das Wellenpapier und die Deckenpapiere werden jeweils auf Papiermaschinen in Papierfabriken hergestellt. Die Herstellung des Wellpappenkartons erfolgt anschließend vor Ort oder in anderen Fabriken in einer Wellpappenanlage. Dort wird aus dem Wellenpapier unter höherer Temperatur und durch Befeuchten des Wellenpapiers auf Riffelwalzen die Welle erzeugt und mit den Deckenpapieren verklebt. Das Wellenpapier und die Deckenpapiere werden in Papiermaschinen in konventionellen Verfahrensschritten hergestellt. Ausgehend von einer wässrigen Faserstoffsuspension mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 10g/Liter werden das Wellenpapier und das Deckenpapier durch Entwässern, Pressen und thermisches Trocknen hergestellt. Im Entwässerungsschritt werden der Suspension sehr große Siebwassermengen entzogen und teilweise dem Prozess wieder zugeführt.
Dieser bekannte Herstellungsprozess ist aufwändig und erfordert zum einen viele Verfahrensschritte und zum anderen hohe Energiemengen zum Trocknen der hergestellten Papiere und zum Pumpen der beim Nassformieren notwendigen großen Wassermengen. Zudem sind solche Produktionsanlagen nur an Orten betreibbar, an denen genügend Energie und Wasser zur Verfügung steht. Andere Orte können also nur mit Verpackungskarton versorgt werden, indem dieser unter Kostenaufwand dorthin transportiert wird. Diese Nachteile gelten auch in ähnlicher Weise für die Herstellung von Mittellagen in Türblättern. Dort werden als Konstruktionselemente für die Mittellage beispielsweise gewellte Wellenpapiere oder wabenförmige Papierelemente eingesetzt, welche beidseits mit Holzplatten beplankt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein weniger aufwändiges Verfahren mit geringerem Energieaufwand, sowie eine einfache Vorrichtung, für die Herstellung von Verpackungskarton oder Konstruktionselementen anzugeben und die Nachteile bekannter Verfahren zu vermeiden.
Die Aufgabe wird durch Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Es wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Herstellung einer Fasermatte, die insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Verpackungskarton oder faserstoffhaltigen Konstruktionselementen geeignet ist, aus einer faserstoffhaltigen Recyclingware, umfassend Wellpappenabfälle und/oder Kartonabfälle und/oder Altpapier und/oder Papier- oder Kartonabfälle aus der Papierherstellung, umfassend folgende Schritte:
a. Sammeln und Bereitstellen der faserstoffhaltigen Recyclingware;
b. Wasserarme Aufbereitung der faserstoffhaltigen Recyclingware im Luftstrom zu Rohstoffware umfassend Einzelfasern und/oder Faserbündel; c. Formieren der Einzelfasern und/oder Faserbündel im Luftstrom zu einer flächigen Fasermatte durch ein Trockenformierungsverfahren; d. Verfestigen der formierten flächigen Fasermatte;
wobei das spezifische Volumen der Fasermatte größer als 1,6 cm3/g, insbesondere größer als 2 cm3/g, vorzugsweise größer 3 cm3/g ist und wobei die Fasermattendicke > 1 mm, insbesondere > 1.5 mm, vorzugsweise > 2 mm beträgt.
Aus der flächigen Fasermatte kann beispielsweise Verpackungskarton hergestellt werden. Der zumindest teilweise aus der Fasermatte bestehende Verpackungskarton wird vorzugsweise zu Produkten, wie beispielsweise Verpackungsschachteln, weiterverarbeitet. Diese können als Obstkisten, Gemüseschachteln eingesetzt werden.
Aus der flächigen Fasermatte können auch beispielsweise Mittellagen in Türblättern, welche beidseits mit Holzplatten beplankt werden, hergestellt werden. In einer weiteren Anwendung können durch das erfindungsgemäße Verfahren Konstruktionselemente, wie Dämmmaterialen, beispielsweise für den Hausbau, hergestellt werden. Durch die Verwendung einer faserstoffhaltigen Recyclingware als Ausgangsstoff müssen keine oder weniger von teuren Frischfasern eingesetzt werden. Als Recyclingware können vorteilhafterweise auch die aus der Fasermatte hergestellten Produkte verwendet werden. Die hergestellte Fasermatte unterscheidet sich von konventionell hergestellten Wellenpapieren durch das hohe spezifische Volumen bei gleichzeitig großer Fasermattendicke. Dies gewährleistet beispielsweise bei Verwendung der Fasermatte als Ersatz für die gewellten Wellenpapiere im Wellpappenkarton einen ausreichenden Abstand der Deckenpapiere und somit beispielsweise eine gute Biegesteifigkeit des Wellpappenkartons bei geringem Einsatz von Einzelfasern und/oder Faserbündel. Durch die wasserarme Aufbereitung der faserstoffhaltigen Recyclingware sowie das Formieren der Einzelfasern und/oder Faserbündel im Luftstrom zu einer flächigen Fasermatte durch ein Trockenformierungsverfahren werden nur kleine Wassermengen benötigt und somit ist auch nur ein geringer Energieaufwand, beispielsweise für die Pumpen zur Förderung von Wasser, nötig. Die Wirkungsweise von Trockenformierungsverfahren ist beispielsweise aus dem Dokument WO200/29668 bereits bekannt. Die Erfinder haben erkannt, dass dieses Verfahren für die Herstellung von Fasermatten für Verpackungskarton und Konstruktionselemente mit den beschriebenen Eigenschaften besonders geeignet ist.
Es ist ferner möglich, der faserstoffhaltigen Recyclingware Marktzellstoff, Frischfasern, Bagasse, Bambus, Stroh als Zugabestoffe zu zugeben.
Das spezifische Volumen der Fasermatte wird vorzugsweise auf < 10 cm3/g begrenzt. Dadurch wird eine ausreichende Druckfestigkeit über die Dicke der Fasermatte gewährleistet. In der heutigen Zeit werden immer mehr Waren bei online-Shops bestellt. Dies hat eine Zunahme des Warenverkehrs durch Versendung der Waren in Verpackungsschachteln zur Folge. In einer praktischen Ausgestaltung ist es besonders vorteilhaft, wenn das Verfahren in der Nähe, insbesondere vor Ort, von Versandhäusern oder Verpackungsherstellern in industrialisierten Regionen durchgeführt wird. Das Verpacken und das Versenden von Waren kann somit mit der Herstellung von Verpackungskarton und ggf. Verpackungsschachteln kombiniert werden. Die gebrauchten Verpackungsschachteln werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kostengünstig und umweltfreundlich zu neuen Verpackungsschachteln aufbereitet. Durch dieses auch flexible Verfahren können die neuen Verpackungsschachteln in Größe und Form an die neuen, zu verpackenden Produkte einfach angepasst werden. Die Recyclingware kann dabei wirtschaftlich im Umkreis von 100 km zum Standort der Anlage zur Durchführung des Verfahrens eingesammelt werden. Wird das Verfahren bei Verpackungsherstellern durchgeführt, so können auch die dort bei den bekannten Verfahren zur Verpackungskartonherstellung anfallenden Papier- oder Verpackungskartonabfälle, beispielsweise Abfälle die beim Zuschneiden anfallen, zu neuen Verpackungskartons und Verpackungsschachteln aufbereitet werden. Die Durchführung des Verfahrens eignet sich besonders an Standorten von Versandhäusern oder Verpackungsherstellern, da dort keine eigenen produktionsbedingten Kläranlagen notwendig und vorhanden sind.
Das Verfahren eignet sich auch in vorteilhafterweise, um Fasermatten auch an Orten in trockenen, wasserarmen Gebieten der tropischen oder subtropischen Klimazonen herzustellen, da nur geringe Wassermengen benötigt werden. Für die Trocknung der Fasermatten auf einen Endtrockengehalt kann es ausreichend sein eine Prallströmungstrocknungsvorrichtung und/oder eine Durchströmtrocknungsvorrichtung zu verwenden, wobei die warme und trockene Umgebungsluft als Trocknungsmedium verwendet werden kann. Unter diesen Randbedingungen kann die erfindungsgemäße Lösung besonders vorteilhaft eingesetzt werden. Die Durchführung des Verfahrens eignet sich besonders an diesen Standorten, da dort keine eigenen Kläranlagen vorhanden sind.
Zur Reduzierung von Transportkosten ist es vorteilhaft, wenn die Recyclingware in kleinem Umkreis von vorzugsweise etwa 100 km des Ortes der Durchführung des Verfahrens gesammelt wird. Das Verfahren eignet sich besonders für viele Recyclingzyklen ohne die Qualität der Fasermatten, insbesondere hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften, zu sehr zu beeinträchtigen. Durch den kurzen Recyclingkreislauf wird die Umwelt geschont und nicht durch nicht mehr benötigte Verpackungen und anderes Altpapier belastet. In einem praktischen Fall liegt der Endtrockengehalt der Fasermatte bei > 80%, insbesondere bei > 85%>, vorzugsweise bei > 90%>, wobei der Trockengehalt, wie in der Papiertechnik üblich, als Quotient von Trockenmasse zur Gesamtmasse der Fasermatte angegeben ist.
In einer praktischen Ausführung werden die Verfahrensschritte a) bis d) in Anspruch 1 so ausgeführt, dass der Wasseranteil an der Gesamtmasse der Recyclingware 40%>, vorzugsweise 30%>, insbesondere 20%> nicht übersteigt. Diese Werte gelten auch, wenn der Recyclingware Zugabestoffe zugegeben werden.
Der Aufbereitungsschritt b.) umfasst vorzugsweise mindestens einen Schritt aus der folgenden Gruppe: Zerkleinern der Recyclingware auf eine maximale Größe von 60 mm mal 60 mm; Befreien der Recyclingware von Störstoffen; Zerlegen der Recyclingware in Einzelfasern und/oder Faserbündel in Hochkonsistenzrefinern und/oder in Querstromzerfaserern und/oder in Mühlen; Befreien der Einzelfasern und/oder Faserbündel von Störstoffen nach dem Zerlegeschritt;
Die Länge der Einzelfasern und/oder Faserbündel können vorteilhafterweise im oder nach dem Zerlegeschritt auf kleiner 4 mm, insbesondere auf kleiner 3 mm eingestellt werden.
Der Zerlegeschritt kann so ausgeführt werden, dass die Recyclingware nicht vollständig in Einzelfasern zerlegt wird, sondern noch Faserbündel und Stippen enthält. Durch diese geringere Intensität des Zerlegeschrittes wird weniger Energie benötigt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden im Formierungsschritt c.) die Einzelfasern und/oder Faserbündel im Luftstrom auf die Oberfläche eines Trägerelements aufgebracht, wobei das Trägerelement luftdurchlässig oder luftundurchlässig ausgeführt sein kann.
Der Luftstrom kann gegenüber der Umgebungstemperatur erwärmt sein. Vorzugsweise auf eine Temperatur größer als 30° C, vorzugsweise größer als 40 °C.Dem Luftstrom kann auch gesättigter oder ungesättigter Wasserdampf beigemischt werden. Dadurch wird gleichzeitig eine Erwärmung der Einzelfasern und/oder der Faserbündel erreicht und deren Bindung zueinander unterstützt. Wird ein luftdurchlässiges Trägerelement verwendet, so kann es als umlaufendes oder stehendes Band, beispielsweise ein gewebtes Sieb oder Filz oder eine poröse Membran, oder als perforierte Walze oder als perforierte Platte ausgeführt sein. Die Oberfläche des Trägerelements kann auch zur Strukturierung der Oberfläche der flächigen Fasermatte strukturiert sein.
In einem praktischen Fall kann ein Bindemittel zum Binden der Einzelfasern und /oder Faserbündel in mindestens einem der Schritte b.), c), d.) zugegeben werden. Vorzugsweise wird Stärke als Bindemittel verwendet. Es ist jedoch auch möglich, Schmelzfasern und/oder Thermoplaste zu zugegeben, welche bei höherer Temperatur schmelzen und die Einzelfasern und /oder Faserbündel, insbesondere an deren Kreuzungspunkte, klebend verbinden. In einer praktischen Ausgestaltung wird das Bindemittel im Verfestigungsschritt d.) durch mindestens einen Schritt aus der folgenden Gruppe aktiviert: Bedampfen mit, beispielsweise gesättigtem oder ungesättigtem Dampf; Befeuchten mit Wasser; Bestrahlen mit Mikrowellen; Erhitzen durch heiße Kontaktflächen; Beaufschlagen mit heißer Luft, beispielsweise mittels einer Luftpralltrocknungsvorrichtung optional mit einer gasbeheizten Trockenhaube;
In einer weiteren Ausgestaltung wird das Bindemittel dem Luftstrom zugegeben und mit den Einzelfasern und /oder Faserbündel vermischt. Der Vermischungsschritt kann durch einen statischen Mischer erfolgen.
Wird das Bindemittel im Formierschritt c) zugegeben, so kann dies über eine separate Aufgabenvorrichtung erfolgen.
Ferner ist es möglich während und/oder nach dem Formierungsschritt c.) die Fasermatte zu pressen. Dadurch lassen sich die gewünschte Dicke und/oder das gewünschte spezifische Volumen einstellen. Vorzugsweise wird dieser Schritt in Abstimmung mit der Verfahrensführung im Formierschritt durchgeführt. Beispielsweise kann der Feststoffgehalt im Luftstrom, das heißt die Konzentration der Einzelfasern und /oder der Faserbündel und/oder der Druck auf die sich bildende Fasermatte während des Formierens beeinflusst werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Fasermatte endlos hergestellt und anschließend aufgerollt werden.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung kann die Fasermatte mit einer linienförmigen Prägung hergestellt werden, wobei die limenförmige Prägung eine Kontur aufweist, die auf das aus der Fasermatte herzustellende Produkt abgestimmt wird. Durch die limenförmige Prägung kann die Fasermatte lokal geschwächt werden, beispielsweise durch Perforieren, so dass die Kontur leicht vom Rest der Fasermatte abgetrennt werden kann. Die Prägung kann beispielsweise mit einer Prägewalze ausgeführt werden, welche die limenförmige Kontur als erhabene Stege auf dem Walzenmantel aufweist. Die limenförmige Prägung kann auch als nicht perforierend ausgeführt werden. In diesem Falle wird die Kontur lediglich optisch markiert, so dass die Kontur aus der Fasermatte in einem nachfolgenden Schritt von Hand oder maschinell ausgeschnitten werden kann.
Es ist jedoch auch denkbar, die limenförmige Prägung bereits beim Formierschritt aufzubringen. Dabei wird das Ablegen der Einzelfasern und /oder der Faserbündel so gesteuert, dass die Bereiche der Konturlinien weniger Einzelfasern und /oder der Faserbündel aufweisen.
Es ist auch möglich, dass die Fasermatte, insbesondere im Formierschritt, nicht endlos als Rollenware hergestellt wird, sondern stückweise als Formatware hergestellt wird. Es können beispielsweise Platten mit einer rechteckigen, quadratischen, runden oder ovalen Form oder mit einer anderen Kontur hergestellt werden.
In einer Weiterentwicklung kann die Fasermatte mit einer, auf das aus der Fasermatte herzustellende Produkt abgestimmten Kontur hergestellt werden. Die Formatware weist somit eine Kontur auf, die auf das aus der flächigen Fasermatte herzustellende Produkt abgestimmt wird. Dies hat den Vorteil, dass der nachfolgende Schritt des Ausschneidens der Kontur, wie es bei der Ausführung mit einem Prägeschritt oder Perforationsschritt der Fall ist, entfallen kann. In einer weiteren Ausgestaltungsvariante wird die Fasermatte mehrlagig hergestellt. Vorteilhafterweise werden mehrere einzelne Formierschritte zur Formierung der jeweiligen Lage nacheinander ausgeführt. Es ist jedoch auch denkbar, dass die einzelnen Formierschritte synchron ausgeführt werden. Die Einzelfasern und /oder Faserbündel der einzelnen Lagen können aus der gleichen Recyclingware oder auch aus unterschiedlichen Recyclingwaren stammen.
Zweckmäßigerweise wird die Fasermatte in mindestens einem Weiterverarbeitungsschritt mit weiteren Lagen verbunden und/oder gefalzt und/oder umgeformt, insbesondere zur Erzeugung einer räumlichen Struktur, beispielsweise einer Verpackungsschachtel oder einer Zwischenlage als Ersatz der gewellten Wellenpapiere von bekannten Wellpappenkartons zwischen zwei Deckenlagen eines Verpackungskartons und/oder oberflächenveredelt, wie beispielsweise durch Auftragen eines Striches enthaltend eine pigmentierten Streichfarbe. Die Fasermatte kann als Ersatz für das gewellte Wellenpapier im Vergleich zu den bekannten Wellpappenkarton dienen. In diesem Falle ist es möglich, dass die mit der Fasermatte zu verbindenden weiteren Lagen als Deckenlagen, welche nach dem konventionellen Verfahren hergestellt sind, ausgeführt sind. Die Deckenlagen können jedoch auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein. Vorteilhafterweise wird auf der Oberseite und auf der Unterseite der Fasermatte jeweils mindestens eine Deckenlage mit der Fasermatte klebend verbunden.
Die Erfindung betrifft auch Verpackungskarton, insbesondere Lebensmittelverpackungskarton, der zumindest teilweise aus der nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellten Fasermatte besteht. Der zumindest teilweise aus der Fasermatte bestehende Verpackungskarton wird vorzugsweise zu Produkten, wie beispielsweise Verpackungsschachteln, weiterverarbeitet. Diese können als Obstkisten, Gemüseschachteln eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Fasermatte, die insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Verpackungskarton oder faserstoffhaltigen Konstruktionselementen geeignet ist, aus einer faserstoffhaltigen Recyclingware, mit einer Aufbereitungsanlage zur wasserarmen Aufbereitung der faserstoffhaltigen Recyclingware im Luftstrom zu einer Rohstoffware, welche Einzelfasern und/oder Faserbündel umfasst; und mit einer Trockenformiervorrichtung zum Formieren der Einzelfasern und/oder Faserbündel im Luftstrom zu einer flächigen Fasermatte, sowie mit einer Verfestigungsvorrichtung zum Verfestigen der formierten Fasermatte; wobei das spezifische Volumen der Fasermatte größer als 1,6 cm3/g, insbesondere größer als 2 cm3/g, vorzugsweise größer 3 cm3/g ist und wobei die Fasermattendicke > 1 mm, insbesondere > 1.5 mm, vorzugsweise > 2 mm beträgt.
Vorzugsweise sind die Aufbereitungsanlage und die Trockenformiervorrichtung und die Verfestigungsvorrichtung so ausgeführt, dass der Wasseranteil an der Gesamtmasse der Recyclingware 40 %, vorzugsweise 30 %, insbesondere 20 % nicht übersteigt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann mobil ausgeführt sein. In einem praktischen Fall kann sie so kompakt dimensioniert sein, dass sie zum Transport in einem Transportcontainer, beispielsweise in einen Überseecontainer, geeignet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung nahezu vollständig am Fertigungsstandort montiert bzw. vormontiert werden kann und anschließend zum Produktionsstandort transportiert wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung in Orten von trockenen, wasserarmen Gebieten der tropischen oder subtropischen Klimazonen eingesetzt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Es zeigen
Figur 1 eine Ausführungsform eines Wellpappenkartons nach dem Stand der
Technik;
Figur 2a eine erfindungsgemäße Fasermatte;
Figur 2b eine Ausführungsform eines Verpackungskartons mit
erfindungsgemäßen Fasermatte;
Figur 3 a eine erfindungsgemäße Fasermatte mit einer linienförmigen Prägung; Figur 3b eine erfindungsgemäße Fasermatte mit einer linienförmigen Perforierung;
Figur 4 eine erfindungsgemäße Fasermatte als Formatware;
Figur 5 eine Verpackungsschachtel bestehend zumindest teilweise aus einer
erfindungsgemäßen Fasermatte;
Figur 6 einen beispielhaften Herstellungsprozess in schematischer Darstellung zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Fasermatte;
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer bekannten Ausführungsform eines Wellpappenkartons 3 im Querschnitt. Im Stand der Technik wird Verpackungskarton beispielsweise als Wellpappenkarton 4 ausgebildet. Dieser besteht aus einem gewellten Wellenpapier 4, das zwischen zwei Deckenpapieren 5, 6 angeordnet ist und mit diesen zu einer Einheit verklebt ist. Das gewellte Wellenpapier 4 fungiert als Abstandshalter zwischen den Deckenpapieren 5, 6, um eine geforderte Biegesteifigkeit des Wellpappenkartons 3 zu gewährleisten. Das Wellenpapier 4 und die Deckenpapiere 5,6 werden jeweils auf Papiermaschinen in Papierfabriken hergestellt. Die Herstellung des Wellpappenkartons 3 erfolgt anschließend vor Ort oder in anderen Fabriken in einer Wellpappenanlage. Dort wird aus dem Wellenpapier 4 unter höherer Temperatur und durch Befeuchten des Wellenpapiers auf Riffelwalzen die Welle erzeugt und mit den Deckenpapieren 5, 6 verklebt. Das Wellenpapier 4 und die Deckenpapiere 5, 6 werden in Papiermaschinen in konventionellen Verfahrensschritten hergestellt. Ausgehend von einer wässrigen Faserstoffsuspension mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 10g/Liter werden das Wellenpapier 4 und das Deckenpapier 5, 6 durch Entwässern, Pressen und thermisches Trocknen hergestellt. Im Entwässerungsschritt werden der Suspension sehr große Siebwassermengen entzogen und teilweise dem Prozess wieder zugeführt. Dieser bekannte Herstellungsprozess ist aufwändig und erfordert zum einen viele Verfahrensschritte und zum anderen hohe Energiemengen zum Trocknen der hergestellten Papiere und zum Pumpen der beim Nassformieren frei werdenden großen Wassermengen.
In der Figur 2a ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen flächigen Fasermatte 1 im Querschnitt dargestellt, welche eine Dicke 2 von mehr als 1 mm und ein spezifisches Volumen von größer als 1,6 cm3/g aufweist. Im Gegensatz zu einem gewellten Wellenpapier spannt die flächige Fasermatte eine Ebene auf, deren Flächennormale im gezeigten Beispiel in der Zeichenebene liegt. Die dargestellten Einzelfasern und Faserbündel sind im Wesentlichen anisotrop ausgerichtet, das heißt deren Orientierung weist in diesem Beispiel keine Vorzugsrichtung auf. Es ist jedoch auch möglich den Formierungsprozess so zu gestalten, dass eine statistische Orientierung der Einzelfasern und/oder der Faserbündel vorhanden ist, das heißt die Häufigkeitsverteilung der Lage der Einzelfasern und/oder Faserbündel weist eine Vorzugsrichtung in der von der flächigen Fasermatte aufgespannten Ebene auf. Die Einzelfasern und/oder die Faserbündel liegen innerhalb der Fasermatte 1 in einem lockeren Verband vor, wobei jedoch das spezifische Volumen 10 cm3/g nicht überschreitet. Das spezifische Volumen berechnet sich aus dem Quotient der Dicke und dem Flächengewicht der Fasermatte 1. Die Einzelfasern und/oder die Faserbündel sind an den Berührpunkten miteinander durch das Bindemittel Stärke zu einer Einheit miteinander verklebt.
Die Figur 2b zeigt eine Ausführungsform eines Verpackungskartons mit einer erfindungsgemäßen Fasermatte 1. Die Fasermatte 1 wurde in einem Weiterverarbeitungsschritt mit weiteren Deckenlagen 5, 6 verbunden. Die Fasermatte 1 dient als Ersatz für das gewellte Wellenpapier im bekannten Wellpappenkarton. In diesem Falle sind die mit der Fasermatte 1 verbundenen weiteren Lagen als Deckenlagen 5, 6, welche nach dem konventionellen Verfahren hergestellt sind, ausgeführt. Die Deckenlagen 5, 6 können jedoch auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein. Auf der Oberseite und auf der Unterseite der Fasermatte ist jeweils eine Deckenlage 5, 6 mit der Fasermatte 1 klebend verbunden.
Die Fasermatte 1 kann sowohl endlos als Rollenware und auch stückweise als Formatware hergestellt und zu Produkten, wie beispielsweise Verpackungsschachteln, weiterverarbeitet werden. Diese können als Obstkisten, Gemüseschachteln eingesetzt werden. In der Figur 3 a ist eine erfindungsgemäße Fasermatte 1 in der Draufsicht mit einer linienförmigen Prägung 7 dargestellt. Die linienförmige Prägung weist eine Kontur auf, die auf das aus der Fasermatte herzustellende Produkt abgestimmt wird. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um das Produkt einer Verpackungsschachtel 10 und die Kontur der linienförmigen Prägung 7 entspricht der abgewickelten Form der Verpackungsschachtel 10. Die linienförmigen Prägung 7 stellt eine optische Markierung und Falzlinien 26 dar, so dass die Kontur aus der Fasermatte in einem nachfolgenden Schritt von Hand oder maschinell ausgeschnitten werden kann. Anschließend wird die Verpackungsschachtel durch Falten der Seitenwände 12 an den Falzen hergestellt. Die Ausführungsform der in der Figur 3b dargestellten Fasermatte 1 unterscheidet sich zur der Ausführungsform in der Figur 3 a lediglich dadurch, dass die linienförmige Prägung der Seitenwände der Verpackungsschachtel perforiert ausgeführt sind. Somit kann die Kontur leicht vom Rest der Fasermatte 1 abgetrennt werden kann. Die Prägung kann beispielsweise mit einer Prägewalze ausgeführt werden, welche die linienförmige Kontur als erhabene Stege auf dem Walzenmantel aufweist.
Die Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Fasermatte 1 als Formatware. Die Fasermatte 1 ist mit einer, auf das aus der Fasermatte 1 herzustellende Produkt abgestimmten, Kontur hergestellt. In diesem Beispiel sind lediglich zur Erleichterung des Faltens der Seitenwände 12 der Verpackungsschachtel 10 Falzlinien vorgeprägt. Die Fasermatte 1 wird in diesem Fall also stückweise hergestellt.
Die Figur 5 zeigt eine Verpackungsschachtel 10 bestehend aus einer erfindungsgemäßen Fasermatte 1, die nach einer der beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der Figuren 3a, 3b, 4 durch Falten der Seitenwände 12 um die an den Boden 11 der Verpackungsschachtel angrenzenden Falzlinien, entstanden ist.
In der Figur 6 ist ein beispielhafter Herstellungsprozess zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fasermatte 1 dargestellt. Die gesammelte faserstoffhaltige Recyclingware 13, umfassend Wellpappenabfälle und/oder Kartonabfälle und/oder Altpapier und/oder Papier- oder Kartonabfälle aus der Papierherstellung, wird für die Aufbereitungsanlage 14 bereitgestellt, wobei die Einzelfasern und/oder die Faserbündel wasserarm aufbereitet werden. Der Wasseranteil an der Gesamtmasse der Recyclingware ist dabei stets kleiner als 40%. Die faserstoffhaltigen Recyclingware 13 wird in der Aufbereitungsanlage 14 im Luftstrom zu Rohstoffware für den Formierungsschritt aufbereitet. Die faserstoffhaltigen Recyclingware 13 wird in einer Reinigungsstufe 21 von metallischen Gegenständen und groben Schmutz gereinigt. Die Reinigungsstufe 12 umfasst einen Metalldetektor oder einen Schwerkraftsichter. Anschließend erfolgt eine Grobzerkleinerung der faserstoffhaltigen Recyclingware 13 auf eine Größe der Einzelstücke von kleiner oder gleich 60 mm mal 60 mm in einer Zerkleinerungsstufe 22, welche einen 2-Wellenshredder oder eine Schneidmühle umfassen kann. Anschließend kann optional eine weitere Reinigungsstufe 23 vorgesehen sein, in welcher mittels Schweroder Fliehkraftsichter, beispielsweise Windsichter oder Zyklon und Metallabscheidern Störstoffe entfernt werden. Nachfolgend erfolgt die Zerlegung der zerkleinerten Recyclingware in Einzelfasern und/oder Faserbündel in einer Zerfaserungsstufe 24 - ebenfalls im Luftstrom. Die so entstandene Rohstoffware wird zur Formierung der Einzelfasern und/oder Faserbündel einer Trockenformiervorrichtung 15 zugeführt. Dabei wird die Rohstoffware im Luftstrom über eine Verteileinrichtung mit Leitblechen oder Mischaggregaten auf die Oberfläche eines umlaufenden, luftdurchlässige Siebes gegeben. Zur Unterstützung der Formierung ist auf der der Oberfläche gegenüber liegenden Fläche ein Saugkasten zur Absaugung von Luft aus der Formierzone vorgesehen. Nach dem Formierungsschritt erfolgt die Verfestigung in einer Verfestigungsvorrichtung 16. Zur Verfestigung wird ein Bindemittel, in diesem Beispiel Stärke eingesetzt. Die Bindemittelzugabe 25 erfolgt in der Zerfaserungsstufe 24. Optional ist eine Bindemittelzugabe 25', 25" in die Zerkleinerungsstufe 22 oder in die Trockenformiervorrichtung 15 vorgesehen. In der Verfestigungsstufe 16 kann das Bindemittel durch Anwendung von Wärme aktiviert werden. Hierzu kann die Fasermatte bedampft, bestrahlt, beispielsweise mit Mikrowellen, oder mit heißen Flächen in Kontakt gebracht werden. Die Verfestigung kann auch durch Aufsprühen mit Wasser oder durch Pressen erfolgen. Für den Fall einer endlosen Herstellung der Fasermatte 1 wird diese in einer Aufrollung 17 aufgerollt und als Rollenware 18 zur weiteren Verarbeitung transportiert. Im Falle einer stückweisen Herstellung der Fasermatte 1 wird diese in diesem Beispiel einer Schneidvorrichtung 19 zugeführt. Dort wird die auf das aus der Fasermatte 1 herzustellende Produkt abgestimmte Kontur ausgeschnitten und als Formatware versandt.
Bezugszeichenliste
1 Fasermatte
2 Dicke
3 Wellpappenkarton
4 Wellenpapier
5 Deckenpapier
6 Deckenpapier
7 geprägte Kontur
8 perforierte Kontur
9 Formatware
10 Verpackungsschachtel
1 1 Boden
12 Seitenwände
13 Recyclingware
14 Aufbereitungsanlage
15 Trockenformiervorrichtung
16 Verfestigungsvorrichtung
17 Aufrollung
18 Rollenware
19 S chneidvorrichtung
20 Formatware
21 Reinigungsstufe
22 Zerkleinerungsstufe
23 Reinigungsstufe
24 Zerfaserungsstufe
25 Bindemittelzugabe
25' Bindemittelzugabe
25" Bindemittelzugabe
26 Falzlinien

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte (1), die insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Verpackungskarton oder faserstoffhaltigen
Konstruktionselementen geeignet ist, aus einer faserstoffhaltigen Recyclingware, umfassend Wellpappenabfälle und/oder Kartonabfälle und/oder Altpapier und/oder Papier- oder Kartonabfälle aus der Papierherstellung, umfassend folgende Schritte: a. Sammeln und Bereitstellen der faserstoffhaltigen Recyclingware (13); b. Wasserarme Aufbereitung der faserstoffhaltigen Recyclingware (13) im Luftstrom zu Rohstoffware umfassend Einzelfasern und/oder Faserbündel; c. Formieren der Einzelfasern und/oder Faserbündel im Luftstrom zu einer flächigen Fasermatte (1) durch ein Trockenformierungsverfahren; d. Verfestigen der formierten Fasermatte (1);
wobei das spezifische Volumen der Fasermatte (1) größer als 1,6 cm3/g, insbesondere größer als 2 cm3/g, vorzugsweise größer 3 cm3/g ist und wobei die Fasermattendicke > 1 mm, insbesondere > 1.5 mm, vorzugsweise > 2 mm beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren an Orten in trockenen, wasserarmen Gebieten der tropischen oder subtropischen Klimazonen oder in der Nähe von Versandhäusern oder
Verpackungsherstellern in industrialisierten Regionen, insbesondere vor Ort, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schritte a) bis d) so ausgeführt werden, dass der Wasseranteil an der
Gesamtmasse der Recyclingware 40%, vorzugsweise 30%>, insbesondere 20%> nicht übersteigt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbereitungsschritt b.) mindestens einen Schritt aus der folgenden Gruppe umfasst: Zerkleinern der Recyclingware auf eine maximale Größe von 60 mm mal 60 mm; Befreien der Recyclingware von Störstoffen; Zerlegen der Recyclingware in Einzelfasern und/oder Faserbündel in Hochkonsistenzrefinern und/oder in Querstromzerfaserern und/oder in Mühlen; Befreien der Einzelfasern und/oder Faserbündel von Störstoffen nach dem Zerlegeschritt;
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Formierungsschritt c.) die Einzelfasern und/oder Faserbündel im Luftstrom auf die Oberfläche eines Trägerelements aufgebracht werden, wobei das Trägerelement luftdurchlässig oder luftundurchlässig ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das luftdurchlässige Trägerelement als umlaufendes oder stehendes Band oder als perforierte Walze oder als perforierte Platte ausgeführt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass.
die Oberfläche eines Trägerelements strukturiert ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Bindemittel zum Binden der Einzelfasern und /oder Faserbündel in mindestens einem der Schritte b.), c), d.) zugegeben wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fasermatte (1) endlos hergestellt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fasermatte (1) stückweise hergestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fasermatte (1) mit einer, auf das aus ihr herzustellende Produkt abgestimmten Kontur hergestellt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fasermatte (1) mit einer linienförmigen Prägung hergestellt wird, wobei die Prägung eine Kontur aufweist, die auf das aus der Fasermatte (1) herzustellende Produkt abgestimmt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fasermatte (1) mehrlagig hergestellt wird.
14. Verpackungskarton; insbesondere Lebensmittelverpackungskarton, der zumindest teilweise aus der nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellten Fasermatte (1) besteht.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Fasermatte (1), die insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Verpackungskarton oder faserstoffhaltigen Konstruktionselementen geeignet ist, aus einer faserstoffhaltigen Recyclingware (13), mit einer Aufbereitungsanlage zur wasserarmen Aufbereitung der faserstoffhaltigen Recyclingware (13) im Luftstrom zu einer Rohstoffware, welche Einzelfasern und/oder Faserbündel umfasst; und mit einer Trockenformiervorrichtung (15) zum Formieren der Einzelfasern und/oder Faserbündel im Luftstrom zu einer flächigen Fasermatte (1), sowie mit einer Verfestigungsvorrichtung (16) zum Verfestigen der formierten Fasermatte (1); wobei das spezifische Volumen der Fasermatte (1) größer als 1,6 cm3/g, insbesondere größer als 2 cm3/g, vorzugsweise größer 3 cm3/g ist und wobei die Fasermattendicke > 1 mm, insbesondere > 1.5 mm, vorzugsweise > 2 mm beträgt.
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