DE2120936B2 - Verfahren zur Herstellung und Aufbereitung von Fasern aus lignozellulosehaltigem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung und Aufbereitung von Fasern aus lignozellulosehaltigem Material im Zuge der Herstellung von Faserplatten nach dem Halbtrockenverfahren, bei dem das Material aufgeweicht und zu einer feuchten Fasennasse zerkleinert wird, die in einem Gas dispergiert und aus der anschließend eine Fascrbahn gebildet wird.

Bei der Herstellung von Holzfaserplatten wird bekanntlich ein lignozellulosehaltigcs Rohmaterial (z. B. feuchte Holzspäne) zunächst durch »Kochen« oder chemische Behandlung aufgeweicht, worauf es, beispielsweise durch Mahlen, zu einer feuchten Fascrmasse zerkleinert wird. Beim Arbeiten nach dem sogenannten nassen Verfahren wird die leuchte Fasermasse in Wasser dann zu einer dünnflüssigen Aufbereitung suspendiert, aus welcher die Fasern auf der Langsiebmaschine zu einer ebenen Fasermatte (»Vlies«) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von faO bis 75% abgelagert werden. Die Füsermatte wird darauf in Naßbögen aufgeteilt, die bei hoher Temperatur und unter hohem Druck zu steifen, trockenen Faserplatten gepreßt werden. Hierbei wird der Feuchtigkeitsgehalt durch mechanische Wasserausprcssung unter hohem Druck auf ungefähr 50%

und anschließend durch Verdampfen bei niedrigerem Druck auf nahezu Null herabgesetzt Das in der Langsiebmaschine und Presse abgeschiedene Wasser kann in der Mahlgutbereitung zurückgeführt werden, jedoch muß der Langsiebmaschine Frischwasser zugeführt und daraus Prozeßwasser abgeführt werden, und zwar üblicherweise in Mengen von 5 bis 15 m³ pro Tonne Fertigprodukt. Das Abwasser ist durch aus dem Rohholz stammende wasserlösliche Stoffe verunreinigt, die in Bächen oder Flüssen zu einer beträchtlichen Umweltschädigung führen können. Die Menge an Verunreinigungen beträgt bis zu 5 bis 15% der zugesetzten Rohholzmenge und macht beim Abscheiden erhebliche Kosten.

Ein anderer Nachteil des Naßverfahrens besteht darin, daß die Fasermatten beim Pressen unter hohem Druck so kompakt und unelastisch werden, daß man beim nachfolgenden Trocknen Platten mit höherer Dichte als 650 kg/m^J erhält. Zur Herstellung von Platten geringerer Dichte muß man deshalb die Wasserauspressung so steuern, daß der Trockenprozeß schon bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 60 bis 66,7% einsetzt. Die Verdampfung dauert daher besonders lange und erfordert große Wärmemengen, wodurch die Produktionskosten so hoch werden, daß man Platten mit einer Dichte von ungefähr 500 kg/m^J meist nicht im Naßverfahren herstellt.

Gemäß einem anderen, in gewissen Fällen gebräuchlichen Verfahren, dem Trockenverfahren, wird die

^J0 feuchte Fasermasse viel intensiver, nämlich auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10% getrocknet, worauf die Fasern in einem Gas — gewöhnlich Luft — dispergiert und als Faservlies abgelagert werden. Das Vlies wird dann in Trockenbogen aufgeteilt, die anschließend unter hohem Druck und bei hoher Temperatur zu steifen, trockenen Faserplatten verpreßt werden. Das Verfahren weist zwar nicht die Nachteile des Naßverfahrens aus, erfordert jedoch produktionsverleuerndc Zusätze in Form von Kunstharzbinder, weil die in der feuchten Masse anwesenden natürlichen Bindemitte! durch das Trocknen inaktiviert werden.

Durch Veröffentlichungen, wie die schwedische Patentanmeldung N 5132/64, eine Arbeit von Sandermann und Künnemcyer in »Holz als Roh- und Werkstoff«, 15 (1957), 1, S. 12 bis 18 und eine weitere von Swiderski, ebd., 21 (1963), 6, S. 217 bis 225, ist ferner ein Halbtrockenverfahren bekannt geworden, bei dem die feuchten Fasern in einem Gas dispergiert werden, aus dem sie dann bei praktisch unverändertem Feuchtigkeitsgehalt in Form einer Fascrbahn oder -matte abgelagert werden.

Aufgrund der Bildung der Faserbahn aus der Gasphase tritt das Abwasscrproblcm nicht auf und das Halbtrockenverfahren ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung von Faserplatten geringerer Dichte, wobei durch den relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt der Fasern über die ganze Dauer der Verarbeitung der Bedarf an Kunstharzzusätzen mindestens reduziert wird. Allerdings ist es bei dieser Arbeitsweise aufgrund des nicht überall gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalte* der Fasermasse schwierig, eine Faserbahn mit über die gesamte Fläche der Trockensubstanz einheitlichem Flächengewichi zu erhalten. Auch wenn die Fascrbahn auf eine gleichmäßige Dicke abgefräst wird, ist die Trockensubstanz immer noch ungleichmäßig verteilt, weil der Packungs- bzw. Verdichtungsgrad der Masse von dem örtlich verschiedenen Feuchtigkeitsgehalt abhängt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese

Nachteile des sonst mit Erfolg durchführbaren Halbtrockenverfahrens zu überwinden, so daß man unter Vermeidung der örtlichen Unterschiede i:n Feuchtigkeitsgehalt der Faserbahn zu Faserplatten kommt, die an allen Stellen ein gleichmäßiges Flächengewicht aufweisen. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Verteilung der Trockensubstanz in der Faserbahn und damit auch in der fertigen Faserplatte, d. h. deren Fiächengewicht, schon bei der Aufbereitung des lignozellulosehaltigen Materials in Form von Fasern, die dann zur Herstellung von Faserplatten nach dem Halbtrockenverfahren dienen, beeinflußt werden kann.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das lignozellulosehaltige Material vor is der Formung der Faserbahn einer mechanischen Wasserauspressung unterworfen wird.

Man erreicht mit Hilfe der durch das erfinuungsgemäße Verfahrensmerkmal ergänzten Arbeitsweise einen weitgehend gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt (Schwankungen ±2%), der bei der nachfolgenden Dispergierung in z. B. Luft und dem Ablagern der Fasern zur feuchten Faserbahn praktisch gleich bleibt. Dies bedeutet, daß man bei Bildung einer Faserbahn mit konstantem Gesamtgewicht je Flächeneinheil durch den gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt der Fase η eine Faserplatte erhält, bei der die Schwankungen der Feuchtigkeit in der Trockensubstanz pro Flächeneinheit etwa ±1% (bei einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 50%) betragen. Bei der Ausformung einer feuchten, 1« gleichmäßig dicken Faserbahn wird schon deshalb eine gleichmäßige Verteilung der Trockensubstanz erreicht, weil die Flächendichte um so gleichmäßiger wird, je weniger der Feuchtigkeitsgehalt von Ort zu On schwankt. s>

Als vorteilhaft hat sich beim vorliegenden Verfahren die Durchführung der Wasseraiispressiing in der Wärme, d. h. bei 100⁰C oder sogar darüber, erwiesen, da hierdurch eine größere Gleichmäßigkeit erzielt wird.

Dies ist besonders dann einfach, wenn das lignozcllu- -to losehallige Material bei seiner Zerkleinerung zu Fasern befeuchtet und dann der mechanischen Wasserauspressung unterworfen wird oder dann, wenn lignozellulosehaltige Späne nach deren Aufweichen und vor deren Zerkleinerung zu Fasern der mechanischen Wasseraus- ■''> pressung unterworfen werden, weil dann das lignozellulosehaltige Material die notwendige Temperatur bereits durch die vorgeordneten Verfahrensschrittc erhält.

Das ausgepreßte Wasser kann ganz oder teilweise in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt weiden, wo es ΐ< > ζ. B. zum Einstellen des gewünschten Feuchtigkeitsgrades in der Faserbahn dienen kann.

Es kann ferner angebracht sein, zwecks Erreichung eines einheitlichen, vorbestimmten Feuchtigkeitsgehaltes, wenn die mechanische Wasserauspressung durch ^r>^r> Trocknen der Fasermasse auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 25% ergänzt wird, bevor die Fasermasse in einem Gas dispergiert wird.

Zur Durchführung des Verfahrens können die beim Halbtrockenverfahren üblichen Vorrichtungen benutzt wi werden, die lediglich durch eine Entwässerungseinrichtung zu ergänzen sind. Die Erfindung sei nun anhand der F i g. I bis 4 näher erläutert. Die hierbei erwähnten und schematisch dargestellten Einrichtungen und Maschinen sind dem Fachmann bekannt und werden daher nicht im <>^:> Detail beschrieben. Einfachere Transporteinrichtungen, wie Pumpen, Ventilatoren usw. sind nicht dargestellt.

lediglich die Transportrichtung ist durch Pfeile angedeutet.

Fig. 1 zeigt einen Holzspankocher l.dem Holzspäne 2 und Wasserdampf 3 unter Überdruck zugeführt werden. Die durch das Kochen aufgeweichten Holzspäne 4 werden unter Druck zu einer Scheibenmühle 5 weitergeführt, wo sie zu einer feuchten Fasermasse gemahlen werden, die durch den Dampfdruck in der Mühle 5 über 6 in einen unter Atmosphärendruck arbeitenden Zyklon 7 übergeblasen wird, in dem ihre Temperatur durch Drucksenkung auf 100⁰C abfällt und Dampf 8 abgegeben wird. Im Zyklon 7 wird die Fasermasse mit über 9 zugeführten Wasser vermischt und über Leitung 10 in einen mechanischen Entwässerer

11 überführt, worauf sie in entwässertem Zustand über

12 einem Reißwolf 13 zugeleitet wird, aus dem sie über Leitung 14 in einer zum Transport und zur Lagerung geeigneten Stückgröße in den Vorratsbehälter 15 gelangt.

Das im Entwässerer 11 abgeschiedene Wasser wird über 16 einem Tank 17 zugeführt, aus welchem es über 9 für den Zyklon 7 entnommen wird. Aus dem Vorratsbehälter 15 tritt bei 18 feuchte Fasermasse aus, die über 19 einer Scheibenmühle 20) zugeführt wird, die sie in Fasern und Faserbündel auflöst und über 21 an eine Formungseinrichtung 22 abgibt. Dort wird eine Gas/Faserdispersion erzeugt, aus der über 23 auf eine bewegliche Unterlage 25 eine feuchte Faserbahn abgelagert wird. Die Faserbahn 24 wird durch eine Vorpresse 26 komprimiert und durch eine Säge 27 in einzelne Massebögen 28 abgetrennt, die in eine Warmpresse 29 eingeführt und unter Abgabe von Dampf 31 zu steifen Platten 30 verfestigt werden. Sofern die Warmpresse einen ausreichenden Druck auf die Massebögen ausübt, wird auch Wasser in llüssigem Zustand abgegeben, das über 32 zum Tank 17 geleitet wird.

Fig.2 zeigt eine im wesentlichen der Fig. 1 entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der jedoch das aus dem Entwässerer 11 kommende Wasser über 43 einem Auffangbehälter 44 zugeleitet wird, aus dem es über 39 in die Scheibenmühle 5 zurückgeführt werden kann.

Bei der Vorrichtungsvariantc nach F i g. J ist der mechanische Entwässerer H vor der Scheibenmühle 5 angeordnet, an die er die entwässerten Holzspäne übet 4:i abgibt und worin sie zu einer feuchten Fasermassc gemahlen werden, die über 6 dem Zyklon 7 zugeleitet und wie oben wciterbehandelt wird.

Die in Fig.2 und J gezeigten Varianten gestalten eine besonders gute Entwässerung bei 'TVmpcraiiiren von über 100°C, wobei der Feuchtigkeitsgehalt heim Überführen der Fasermasse in den Λ klon 7 (wo Atmosphärendruck herrsch!) durch Tomporatiirsenkung auf 100⁰C und Entspannung untei Danipiahgahc weiter verringert wird.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtungsvariantc ohne /> klon. bei der der mechanische Entwasscrcr 11 über die Leitung 12 einen sowohl hinsichtlich seines l'eikhlig keitsgehaltes als auch im Trockensubsian/fliiU gleich mäßigen Faserstrom abgibt, der über den Reißwolf Ii und i!ie Scheibenmühle 20 der Formungscinrichiiin)! 22 zugeführt wird, wobei in diesem Fall kein Vorraishchal ler /wischengeschaltet ist. Zum Ausgleich der Schwan klingen im Gewicht der pro Zeiteinheit über IO /ugeführten leuchten Fasermasse ist hier schon vordem Entwässerer 11 ein Massebehälter 50 aneeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung und Aufbereitung von Fasern aus lignozellulosehaltigem Material im Zuge der Herstellung von Faserplatten nach dem Halbtrockenverfahren, bei dem das Material aufgeweicht und zu einer feuchten Fasermasse zerkleinert wird, die in einem Gas dispergiert und aus der anschließend eine Faserbahn gebildet wird, d a durch gekennzeichnet, daß das lignozellulosehaltige Material vorder Formung der Faserbahn einer mechanischen Wasserauspressung unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Wasserauspressung bei einer Temperatur von ICO⁰C oder darüber durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daO das lignozcJlulosehaltige Material bei seiner Zerkleinerung zu Fasern befeuchtet und dann der mechanischen Wasserauspressung unterworfen wird (vgl. F i g. 2).

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß lignozellulosehaltige Späne nach deren Aufweichen und vor deren Zerkleinerung zu Fasern der mechanischen Wasserauspressung unterworfen werden (vgl. Fig. 3).

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanisch ausgepreßte Wasser ganz oder teilweise in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgepreßte Wasser ganz oder teilweise in die Fasermasse zurückgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Wasserauspressung durch Trocknen der Fascrmassc auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht weniger als 25% ergänzt wird, bevor die Fasermasse in einem Gasdispcrgierl wird.