DE1761685A1

DE1761685A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Faserplatten

Info

Publication number: DE1761685A1
Application number: DE19681761685
Authority: DE
Inventors: Sakulich Richard Michael; Marsan Mario Stephan
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1967-05-26
Filing date: 1968-05-25
Publication date: 1971-07-29
Also published as: FI51838C; NO130403B; NL161212C; GB1183457A; FR1581543A; DK135958C; BE715711A; NL161212B; DK135958B; US3519211A; NL6807427A; SE339909B; FI51838B

Description

Dr. Walter Beil ₂ < _m .,J ^{76 1 685}

Alfred H_cepp2ner ^{Al WM}

Dr. tos Joacf-ta Wolff Dr. Hans Chr. Beil

Frankfurt a. M. - Höchst

Adelonetr. 58 - TeL 301024

Unsere ITo. 14 742

The Procter & Gamble Company Cincinnati, Ohio, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Faserplatten

Die Erfindung bezieh!; sich auf das Zerkleinern von Paserplatten, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit welchen getrocknete Gellulosefaserplatten unter bestimmten Verfahrensbedingungen durch Schlageinwirkung allmählich in einzelne Pasern aufgebeLIb werden können.

Das Zerkleinern von Paserplafcten ist bisher üblicherweise in Hammermühlen durchgeführt worden. Solche Mühlen weisen eine größere Anzahl von Schlagflügeln oder Hämmern auf, die eine Zerkleinerung der Platten in Fasern oder Paserklumpen bewirken. Die Teilchen und Klumpen werden auf ein Sieb oder eine Platte mit nach innen gerichteten Vorsprüngen gegeben, worauf die Enden der Hämmer oder Schlagflügel die Teilchen und Klumpen zu einer Mause auf! einzelnen

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Fasern, kleinen Faserbündeln und Feinteilchen (das sind einzelne Teilchen, die kleiner sind als normale Einzelfasern) mahlen und zerkleinern. Die bisher bekannten Verfahren dieser Art haben eine geringe Durchsatzgeschwindigkeit und weisen den Nachteil auf, daß die Platten nicht völlig in einzelne Fasern zerkleinert werden, weil zunächst auch Faserbündel entstehen, die bei der weiteren Behandlung nicht zerkleinert werden, weil aus einem Teil des Materiales Feinteilchen entstehen. Bisher sind keine Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden, die bei hoher Geschwindigkeit eine vollständige Auftrennung der Flatten in einzelne Fasern ohne Verwendung einer Mahlfläche oder eines Mahlhilfsmittels erlauben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sollen diese bisher unvermeidlichen Nachteile ausgeschaltet werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Gellulosefaserplatten so zu einzelnen Fasern zerkleinern, daß die Menge an Feinteilchen und unzerteilten Faserbündeln verringert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich - bei gegebener Größe durch eine sehr viel größere Leistung und Kapazität aus als bekannte Vorrichtungen. Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung sind infolgedessen sehr wirtschaftlich und erlauben dennoch die Erzeugung eines ündproäuktes mit verbesserter Qualität.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich getrocknete Cellulosefaser?latten in eine Dispersion einzelner Fasern in Luft umwandeln. Die Cellulosefaserplatten werden in eine Zerkleinungsvorrichtung eingeführt, die eine größere Zahl von Schlagelementen aufweist. Die Faserplatte wird kontinuierlich vorwärtsbewegt, so daß ihr freies Ende durch die Schlagwirkung der auftreffenden Spitzen der Schlagelemente zerkleinert wird. Die Platte wird mit ziemlich konstanter Geschwindigkeit zwischen aufeinanderfolgenden Schlagen vorwärtsbewegt. Die Fasern, die von der Gellulosefaserplatte abgetrennt worden sind, werden in Luft dispergiert und aus der Schlagzone durch einen freien Kanal abgezogen, so daß sie für die weitere Verarbeitung aufgefangen werden können.

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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen bedeuten:

Mg. 1 eine Seitenansicht der Gesamtvorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient;

Mg. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung in der Ebene 2-2 gemäß Mg. 1, wobei man die Zerkleinerungsvorrichtung und den Schlitz zur Einführung der Paserplatten erkennt;

Mg. 3 einen Querschnitt durch die Zerkleinerungsvorrichtung in der Ebene 3-3 gemäß Pig. 2;

Pig. 4 eine Perspektive Teilansicht, aus der man die bevorzugte Ausführungsform der Spitzen der Schlagelemente, die in M der erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzt werden, erkennt

Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen in allen Einzelheiten erläutert, wobei die Zerkleinerung einer getrockneten Cellulosefaserplatte beschrieben wird. Die Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil auf das Zerkleinern handelsüblicher Holzfaser-Trockenvliese anwenden. Derartige "Trockenvliese¹ haben im allgemeinen ein Basisgewicht von etwa 48,9-97»8 kg/1000 m² (etwa 100 bis 200 lb/1000 ft.²) und eine Stärke von wenigstens etwa 0,10 cm oder darüber. Ein solches Trockenvlies weist im allgemeinen einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10# auf; es hat sich aber gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren die besten Ergebnisse erzielt werden, " wenn der ursprüngliche Feuchtigkeitsgehalt so niedrig wie möglich ist. Die besten Ergebnisse konnten erzielt werden, wenn der Feuchtigkeitsgehalt bei etwa 1$ lag, wobei aber gesagt werden muß, daß Hatten mit geringeren Feuchtigkeitsgehalten als 1$ nicht geprüft worden sind.

Unter dem im vorliegenden Zusammenhang gebrauchten Ausdruck "getrocknete Cellulosefaserplatten" werden alle möglichen Paserplatten verstanden, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zerkleinert v/erden können. Unter einem "TrockenvlieB" wird - wie bereits gesagt - ein Holzfasermaterial verstanden, welches die genannten Eigenschaften aufweist. Auf dieees Material wird a ie Erfindung mit besonderem

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Vorteil angewandt.

In Figur 1 erkennt man zwei Walzen 11 und 12, auf welohen sich Trockenvliesmaterial befindet. Die Walzen werden von Grundplatten und Ständern 13» die auf einer entsprechenden Unterlage 14 befestigt sind, gehalten. Faserbänder 15 und 16 werden von den Walzen 11 und 12 abgezogen und der Zerkleinerungsvorrichtung 17 zugeführt.

Zum Antrieb der Vorrichtung kann ein Motor 18 dienen, der ebenfalls an den Ständern 13 befestigt ist, wie aus Figur 1 erkennbar ist. Ein Kettenantrieb 19 wird von dem Motor 18 in Bewegung gesetzt und setzt seinerseits kontinuierlich die Antriebszahnräder 20 und 21 in Umdrehung. Ein Leerlaufzahnrad 22 ist vorgesehen, damit die Spannung der Kette 19 eingestellt werden kann.

Aus Figur 3 ist am besten zu erkennen, daß die Faserbänder 15 und

16 radial in die Zerkleinerungsvorrichtung 17 eingeführt werden. Zu diesem Zweck sind ein Paar dosierende ZufUhrungswalzen 23»24 auf einer Seite der Zerkleinungsvorrichtung 17 lind ein zweites Paar dosierender Zuführungswalzen 25,26 an der anderen Seite der Zerkleinerungsvorrichtung 17 angeordnet. : ι

Betrachtet man wieder die Figur 1, so erkennt man, daß das Antriebszahnrad 20 auf einer gemeinsamen Welle mit der Zuführungewalze 24 angeordnet ist. In entsprechender Welse ist das Antriebe· zahnrad 21 zusammen mit der Zuführungewalze 26 auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Bei der Bewegung dee Kettenantriebes 19 werden auch die Abmeß-Walzenpaare 23»2iPz5,26 angetrieben, so dafi die Faserbänder 15 und 16 radial in die Zerkleinerungsvorrichtung

17 eingeführt werden.

Sie Konstruktion der Zerkleinerungsvorrichtung 17 erkennt man *>~ am besten aus den Figuren 2 und 3. Die Zerkleinerungsvorrichtung oder Zerreißvorrichtung 17 besteht aus dem Gehäuse 27, welches einen zylindrischen Innenraum 28 besitzt. Die Gestalt der Innen-

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seite des Gehäuses 27 ist für die Durchführung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung; die zylindrische Ausführung des Innenraumes 28 ist nur als eine beispielsweise Ausführungsform zu versiehen. In dem Gehäuse ist eine Welle 29 drehbar gelagert und zwar so, daß ein Ende der Welle soweit über das Gehäuse hinausragt, daß es den Antriebsriemen 30 aufnehmen kann. Der Motor 18 treibt über den Riemen 30 die Welle 29 kontinuierlich an; der Riemen 30 gehört zu der Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt), die mit der Motorwelle verbunden ist.

Das Gehäuse 27 weist Zuführungsschlitze 31 und 32 auf, die an m gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind und die Troekenvliesbänder 15 und 16 aufnehmen können. Eine verhältnismäßig große Abzugsöffnung 37 ist am Boden des Gehäuses 27 vorgesehen. Eine Luftzuführungsöffnung 37a befindet sich am oberen Ende des Gehäuses; durch diese Öffnung wird Luft mit einem leichten Überdruck von einem Gebläse (nicht dargestellt) oder einer ähnlichen Vorrichtung in das Gehäuse gedrückt. Die Luft dient dazu, die einzelnen Fasern zu dispergieren und sie zu der Abzusöffnung 37 zu führen, ohne daß es zu einer Ansammlung von lasern in dem Gehäuse kommt, die zu einer Blockierung der Vorrichtung führen könnten. Weitere Luftzuführungsöffnungen 37a können, falls notwendig, vorgesehen werden, damit die Dispergierung der Sasern in der wirksamsten Weise erreicht wird. f

Ein Rotor 33 ist auf der Welle 29 befestigt. Dieser Rotor weist eine große Zahl von radial nach außen gerichteten Schlitzen 34 auf. In jeden Schlitz 34 ist ein Schlagelement 35 eingesetzt. Zwischen den Enden 36 d der Schlagelemente 35 und den in das Innere dos Gehäuses weisenden Enden 31a und 32a der Unterlagen für die !faserbänder 15 und. 16 an den Zuführungsse nützen 31 und 32 ist ein kleiner Zwischenraum vorgesehen . Andere ausgedrückt, bilden die inneren Enden 31a _#und 32a jeweils Unterlagen für die Faserbänder 15 und 16.

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Bei der beschriebenen Anordnung der einzelnen Teile it&r gemäßen Vorrichtung treffen aufeinanderfolgende Schlagelemente 35 auf die Enden der Faserbänder T5 und tfiy wenn steh: der Rotor 33 dreht. Die Art der Bewegung und die Art der Befestigung der Schlagelemente 35 ist für die Durchführung der Erfindung von untex geordneter Bedeutung. Wichtig ist nur, daß die Elemente 35 so bewegt werden, daß ihre Spitzen 36 die freien. Enden dear Bänder T5 und 16 senkrecht treffen, wenn sie aich an den Unterlagen 31a und 32a für die Faserbänder vorbeibewegen..

■) Es hat sich gezeigt, daß der Abstand zwischen den Sgttaan 36 und... d>en Kanten der Unterlagen bzw« Unterstützungsflächen 3$a und 32a für die Faserbänder so groß sein muß* daß die Größe entweder der einfachen bis zur etwa zehnfachen Stärke der Fa&ez&äfefSer eatspeücUt Vorzugsweise wird der Abstand so groß gewählt, daß ex- dfcar etwa vierfachen Stärke der Faserbänder entspricht. Am beatan ist der Abstand zwischen den Spitzen und den

flächen geradeso groß wie der Faserbaadstärke entapricllt. Ist i«nr Abstand kleiner als der Faserbandstärke entspricht, so läÄt sich das Band nur schwierig schneiden und: mahlen und die F&sem werdiem stark beschädigt. Ist der Abstand sehr viel größer als «2» im Idealfall sein soll, so nimmt das Ausmaß der Zerkleinerung etwa» ab; wird der $ Abstand größer, als der zehnfachen Stärk*, die» " Faserbandes entspricht, so ist keine nennenswerte ZerkXalnesmng der freien Enden der Faserbänder mehr festzustellen;, düA Bänder legen sich dann an die Innenseite des Genä&sas an undi bilden eine unerwünschte innere Behinderung, die in großen Klumpen abbricht.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens iffti es am günstigsten, wenn die Bänder 15 und 16 so mit konstante* Gteaohwint digkeit In die Zerreißvorrichtung eingeführt werden, daß zwischen den Schlägen zweier aufeinanderfolgender Elemente 35 nicht mehr als 0,13 om liegen. Sie Sohlagetärke auf das frei» Βήαβ des: Bftttrdes läßt eich am besten dadurch regulieren^ da£ nett, dea Hotor mit einer solchen Oeschwindlgkelt laufen läßt, daß die Söhlagge*- schwindigkeit der Spitzen 36 bei wenigstens etwa 1SQCT m jra Μία».«,

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vorzugsweise wenigstens etwa 3600 m pro Min., noch besser 4200 m pro Min. liegt. Die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlagen derSpitzen 36 soll im Minimum bei etwa 0,4 Millisekunden liegen, damit das abgebogene Ende jedes Bandes zwischen aufeinanderfolgenden Schlagen zurückspringen kann.

Die einzelnen Pasern, die von den Bändern 15 und 16 abgetrennt worden sind, werden mit Hilfe des Luftstromes aus der Schlagzone entfernt, in der luft dispergiert und aus dem Gehäuse 27 abgeführt. Der luftstrom wird wenigstens teilweise durch die Umdrehung des Rotors erzeugt; er kann aber erheblich verstärkt werden, indem man ^ durch die öffnung 37a einen luftstrom in das Gehäuse einbläst. Die einzelnen Fasern werden durch die Ausführungsöffnung 37 entfernt, von wo aus sie zu geeigne-ten Sammelvorrichtungen geleitet werden können.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßer Vorrichtung lassen sich einzelne Pasern herstellen, deren Größe praktisch der Größe entspricht, die die Pasern ursprünglich nach dai Aufschlußverfahren und vor der Zerkleinerung der Bänder in der Verachtung hatten. Solche Einzelfasern sind im allgemeinen etwas vereerrte und abgeflachte Zylinder mit einem Durchmesser von etwa 10-15 Mikron und einer länge von etwa 2.500 Mikron.

In Figur 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Spitzen 36 der Schlagelemente 35 dargestellt. Man erkennt, daß in die Spitze 36 des Schlagelementes 35 eine Reihe paralleler Schlitze 38 eingeschnit ten sind, derart, daß sich ein viereckiges Sägezahnmuster ergibt, welches aus den Zähnen 39 besteht. Die Erfindung läßt sich natürlich auch mit anders^ gestalteten Spitzen 36 der Schlagelemente 35 durchführen, die Verwendung von wie beschrieben gestalteten Schlagelementen ist aber vorzuziehen. Die Elemente 35 sind außerdem vorzugsweise an dem Rotor 33 so angeordnet, daß die Zähne 39 aufeinanderfolgender Elemente 35 gegeneinander versetzt sind, so daß abwechselnde Bereiche der Faserbänder 15 und 16 beim Schlag getroffen werden. Wie weiter vorn bereits gesagt, sind die Elemente 35 starr an dem Rotor 33 befestigt. Dieser Umstand ist jedoch von untergeord·

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neter Bedeutung, so daß die Elemente 35 auch drehbar an dem Rotor befestigt oder in beliebiger anderer Weise angebracht werden können; dabei kommt es natürlich darauf an, daß das Wesen der vorliegenden Erfindung erhalten bleibt.

In der in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Faserbänder in die Zerreiövorrichtung eingeführt. Selbstverständlich ist es auch möglich, nur ein faser* band oder aber drei oder mehrere Faserbänder einzuführen. Der einzige Unterschied, der sich dann ergibt, besteht darin, daß eine veranderte Zahl von Walzenpaaren und Einführungeschlitzen an der Zerreißvor-If richtung vorhanden sind.

Bei der in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten Ausführungsfonn der Erfindung werden die Bänder radial in die Zerreißvorrichtung eingeführt. Dieee Arbeitsweise wird bevorzugt. Es 1st jedoch nicht unbedingt notwendig, so zu arbeiten; vielmehr ist es durchaus möglich, die Bänder schräg oder axial in das Gehäuse einzuführen, so daß die Seitenkanten der Schlagelemente die Zerkleinerung bewirken. Es ist nur wesentlich, daß die Bänder so in die Zerkleinerungsvorrichtung eingeführt werden, daß der Abstand der Spitzen der Schlagelemente von den Unterstützungsflächen der Bänder innerhalb der weiter vorn angegebenen Grenzen liegt und daß die Schlaggeechwinfe digkeit der Schlagelemente die vorgeschriebenen Werte aufweist.

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Claims

Patentansprüche

1) Vorrichtung zum Zerkleinern von getrockneten Cellulosefaserbändern, gekennzeichnet durch einen Rotor (33), welcher in einem Gehäuse (27) angeordnet und mit einer größeren Zahl von Sohlagelementen (35) versehen ist, wobei

a) das Gehäuse (27) zwei (ggfs. mehr oder weniger) Einführungsschlitze (31,32) aufweist, durch die Cellulosefaserbänder (15,16) eingeführt werden können und deren ins Innere des Gehäuses (27) weisende Kanten (31a,32a) Unterstützungsflächen bzw. Auflagen für die Bänder (15,16) bilden,

b) die Schlagelemente (35) an dem Rotor (33) in besonders gestaltete Spitzen auslaufen und

c) der Rotor (33) mit den Schlagelementen (35) so in dem Gehäuse (27) angeordnet ist, daß sich zwischen den Spitzen (36) der Schlagelemente (35) und den Kanten (31a,32a) der Einführungsschlitze (31,32) ein Abstand ergibt, der wenigstens der Stärke der Bänder (15,16) entspricht, aber nicht größer ist als etwa das Zehnfache der Stärke der Bänder (15,16), so daß die Bänder zu einzelnen Pasern zerkleinert werden, wenn sie von den Spitzen (36) der Schlagelemente (35) getroffen werden.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ' Abstand zwischen den Spitzen (36) der Schlagelemente (35) und den Kanten (31a,32a) nicht größer ist als etwa das Vierfache der Stärke der zum Zerkleinern eingeführten Bänder (15,16).

3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsmittel vorgesehen sind, die eine radiale Einführung der Bänder (15,16) durch die Einführungsschlitze (31,32) in den Innenraum der Vorrichtung mit einej/feolchen Beschwindigkeit erlauben, daß die Schläge aufeinanderfolgender Schlagelemente (35) im Abstand von nicht mehr als etwa 0,13 cm folgen.

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4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsmittel zum Antrieb des Rotors (33) vorgesehen sind, so daß die Spitzen (36) der Schlagelemente (35) die freien Enden der Bänder mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1800 ^m pro Hinute treffen.

5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (36) der Schlagelemente (35) entsprechend einem quadratischen Sägezahnmuster gestaltet sind.

6) Verfahren zum Zerkleinern getrockneter Gellulosefaserbänder, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder in einer Zerkleinerungsvorrichtung mit schlitzförmigen Öffnungen,die Unterstützungsflächen für die Bänder bilden, durch die Einwirkung einer größeren Zahl von Schlagelementen mit besonders ausgestalteten Spitzen, die mit einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa" 1800 m pro Minute gegen die freien Boden der Bänder schlagen, vorzugsweise in einer Vorrichtung entsprechend den Ansprüchen 1 bis 5 zerkleinert werden.

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen zerkleinerten Fasern mit Hilfe eines Luftstromes aus derVorrichtung entfernt werden.

8) Verfahren nach den Ansprüchen 6 und T₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der Schlagelemente senkrecht gegen das Ende der Faserbänder schlagen, und zwar mit einer Geschwindigkeit von wenigstens etwa 3600'm pro Minute,

Für The Procter & Gamble Company Cincinnati, Ohio, V.St.A.

Au.

Rechtsanwalt

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