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WO2025068153A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer trockengelegten faserstoffbahn, insbesondere papier-, karton- oder tissuebahn, aus ballen-zellstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer trockengelegten faserstoffbahn, insbesondere papier-, karton- oder tissuebahn, aus ballen-zellstoff Download PDF

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WO2025068153A1
WO2025068153A1 PCT/EP2024/076737 EP2024076737W WO2025068153A1 WO 2025068153 A1 WO2025068153 A1 WO 2025068153A1 EP 2024076737 W EP2024076737 W EP 2024076737W WO 2025068153 A1 WO2025068153 A1 WO 2025068153A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shredder
rotor
pulp
speed
fed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/076737
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jonas BERGSTRÖM
Thomas EHL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102023126607.1A external-priority patent/DE102023126607A1/de
Priority claimed from DE102023126624.1A external-priority patent/DE102023126624A1/de
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of WO2025068153A1 publication Critical patent/WO2025068153A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F9/00—Complete machines for making continuous webs of paper
    • 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
    • D21B1/06—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by dry methods
    • D21B1/066—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by dry methods the raw material being pulp sheets
    • 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
    • D21B1/06—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by dry methods
    • D21B1/066—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by dry methods the raw material being pulp sheets
    • D21B1/068—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by dry methods the raw material being pulp sheets by cutting actions

Definitions

  • Method and device for producing a dry-elected fibrous web in particular paper, board or tissue web, from bale pulp
  • the invention relates to a method for producing a dry-laid fibrous web, in particular a paper, board, or tissue web, from bale pulp, which comprises a plurality of stacked pulp plates, comprising the following steps: feeding the bale pulp into a shredder having at least one rotor with a plurality of projections to produce shreds from the supplied bale pulp; feeding the shreds to a defibration device to defiber the shreds in a dry process; and feeding the fibers into an air-laying unit to form a dry-laid fibrous web from the fibers.
  • the invention further relates to a corresponding device for producing a dry-laid fibrous web, in particular a tissue web, from bale pulp.
  • the dry air-laying process is already known, in which fibers are laid down in a largely dry state to form a fibrous web.
  • the fibrous web In order to give the fibrous web the necessary strength, In order to give the fibres their strength, only relatively small amounts of water (to form hydrogen bonds) and/or other binding agents are added. This means that significantly less energy is required for drying.
  • One challenge with this process is to achieve good and even fibre distribution (also called formation). Unlike in suspension, the dry fibres tend to form undesirable flocs. Good separation of the fibres is therefore extremely important. For this reason, so-called “fluff pulp” is usually used for the dry air-laying process.
  • the intermediate shredding step makes it possible, in principle, to produce a fibrous web from conventional baled pulp using the dry air-laying process, as the individual chips are easier to process with the defibration device, such as a hammer mill, so that the fibers can be separated more reliably.
  • the defibration device such as a hammer mill
  • a method and apparatus are to be provided with which a high-quality fibrous web, in particular a paper, board, or tissue web, can be produced from conventional baled pulp using a dry air-laying process.
  • a high-quality fibrous web in particular a paper, board, or tissue web
  • this object is achieved by the independent claims.
  • the dependent claims relate to advantageous developments of the invention. Specifically, this object is achieved according to a first aspect of the present invention by the generic method described at the outset, which is particularly characterized in that the at least one rotor of the shredder is operated at a speed which is so high that the speed of the radially outer tips of the projections is more than 2 m/s, preferably more than 5 m/s, more preferably more than 10 m/s, wherein the speed at which the bale pulp is fed to the shredder is regulated via the torque of the at least one rotor of the shredder.
  • the inventors have discovered through experiments that when using a conventional shredder, the pulp fibers, especially in the edge area of the individual chips, are more severely affected than one would expect. Not only are the fibers severed there more often, which disadvantageously reduces their length, but the pulp is also compressed and heated in this area. This leads to a kind of plasticization of the material at the edges of the chips. Closer examination under the microscope revealed that the individual fibers there literally fuse together. In some cases, the fibers also developed a yellowish discoloration in the area of the chips' edges. As a result, the fiberizing device has difficulty achieving an even near complete separation of the fibers, which then leads to a poor quality formation of the fibrous web.
  • the speed at which the at least one rotor of the shredder is operated should be selected to be higher than in the conventional shredder with which experiments were initially carried out.
  • the speed is so high that the speed of the radially outer tips of the projections is more than 2 m/s, preferably more than 5 m/s, more preferably more than 10 m/s.
  • the speed at which the bale pulp is fed to the shredder is controlled via the torque of the at least one rotor of the shredder.
  • the feed speed can be reduced as soon as the torque of the at least one rotor of the shredder exceeds a predetermined threshold value. This, in turn, relieves the rotor and prevents the torque from increasing too sharply.
  • the speed of the rotor should not be too high, since in this case it was observed that well-defined chips are no longer produced, but rather an undefined wadding, which is more difficult to process in the following process steps, in particular to shred, transport, store and/or dose. It is specifically proposed that the at least one rotor of the shredder be operated at a speed which is so low that the speed of the radially outer tips of the projections is less than 80 m/s, preferably less than 40 m/s, more preferably less than 20 m/s.
  • the original average fiber lengths of the supplied bale pulp can be maintained or only insignificantly shortened if the speed of the radially outer tips of the projections is in the range between more than 2 m/s and less than 80 m/s.
  • the speed at which the bale pulp is fed to the shredder is reduced as soon as the torque of the at least one rotor of the shredder exceeds a predetermined threshold value.
  • chips produced according to the present application can be further processed particularly well in the downstream defibration device. These chips can also be transported and/or cleaned particularly efficiently and controllably in an air stream between the shredder and the air-laying unit.
  • the shredder is further designed and operated in such a way that at least 50%, preferably at least 70%, more preferably at least 80%, of the chips produced there have a first dimension L1 in a first direction which lies between 15 mm and 50 mm, in particular between 25 mm and 50 mm, preferably between 30 mm and 45 mm, and have a second dimension L2 in a second direction which is orthogonal to the first direction and also lies between 10 mm and 50 mm, in particular between 10 mm and 30 mm, preferably between 15 mm and 25 mm.
  • the shredder should preferably be designed and operated in such a way that at least 50%, preferably at least 70%, and more preferably at least 80%, of the chips produced therein weigh between 0.5 g and 1.0 g, preferably between 0.6 g and 0.9 g.
  • the weight of the chips depends significantly on the thickness of the pulp boards, the density of the pulp in the boards, and the surface area.
  • Pulp boards typically have two base surfaces and four side surfaces, with the base surfaces being essentially the same size and having several times the surface area of the side surfaces. In a substantially square base, the four side surfaces are approximately the same size.
  • a rectangular base has two short side surfaces and two long side surfaces with different surface areas.
  • Bale pulp consists of pulp boards stacked vertically on top of each other on the base.
  • the bale pulp also has four sides, formed by the sides of the stacked boards.
  • the baled pulp, or the pulp boards can be fed into the shredder in a substantially horizontal direction.
  • a “substantially horizontal feeding” of the baled pulp or the pulp boards is understood to mean that the baled pulp and/or the pulp boards are fed to the shredder in such a way that the pulp boards or the stacked pulp boards are fed to the rotor of the shredder essentially horizontally with their base surface lying horizontally, preferably with one or two side surfaces pointing in the direction of the rotor, in particular laterally.
  • the at least one, in particular two, surface normals of the base surface of a cellulose plate are spatially oriented substantially orthogonal to the horizontal and also substantially orthogonal to the rotation axis of the rotor, whereby At the same time, the pulp plates move or are fed sideways towards the rotor.
  • This feed allows the rotor to first interact with one or two side surfaces of the pulp board(s) or bale pulp, whereby the rotor, starting from the side surfaces, "plucks” or “knocks off” the pulp boards or bale pulp.
  • This feeding of the pulp boards to the shredder can be very well controlled and regulated, so that the average fiber lengths of the pulp are largely maintained and not shortened.
  • the resulting chips are smashed, knocked off, or torn from the pulp boards in a shredder rather than cut.
  • the chips then essentially have the shape of an irregular polygon, similar to the shards of a broken glass plate.
  • the fibers at the chip edges are plucked from the pulp board rather than cut.
  • the fibers usually retain their original, particularly average, length, which has a beneficial effect on the formation of the fibrous web in the further process.
  • the bale pulp can be fed to the shredder at least partially via two driven feed rollers that are arranged upstream of at least one rotor of the shredder, wherein the speed at which the bale pulp is fed to the shredder can be influenced by adjusting the drive power of the two feed rollers.
  • the two feed rollers can be driven, for example, by electric motors that can be switched on and off, wherein the drive power of the motors can preferably be adjusted in several stages or, more preferably, even continuously.
  • One or more pulp sheets can be fed to at least one rotor of the shredder through a preferably substantially horizontally aligned gap between the two feed rollers.
  • the bale pulp can be fed to the shredder at least partially via a driven conveyor belt and/or a driven vibrating chute, whereby the speed at which the bale pulp is fed to the shredder can be influenced by adjusting the drive power of the conveyor belt or the vibrating chute.
  • the conveyor belt and/or the vibrating chute can, for example, simply be switched on and off, although it is also preferred here if the drive power of the conveyor belt or the vibrating chute can be adjusted in several stages or, more preferably, even continuously.
  • a preferred embodiment of the present invention provides that the bale pulp is fed to the shredder both at least partially via two driven feed rollers and at least partially via a driven conveyor belt and/or a driven vibrating chute. Plates of the bale pulp can be transported to the feed rollers by means of the conveyor belt or the vibrating chute.
  • the drive power of the two feed rollers is reduced as soon as the torque of the at least one rotor of the shredder exceeds a predetermined first threshold value, and if the drive power of the conveyor belt or the vibrating chute is reduced as soon as the torque of the at least one rotor of the shredder exceeds a predetermined second threshold value.
  • the shredder's at least one rotor draws the pulp boards into the shredder, so simply shutting down the feed rollers is sometimes not enough to reduce the feed speed of the pulp boards to the point where the torque of the at least one rotor decreases. Therefore, it may be advisable to also reduce the drive power of the conveyor belt or vibrating chute, or even turn it off completely.
  • the torque of the at least one rotor of the shredder depends not only on the amount of pulp currently being fed into the shredder on the intake side, but also on the amount of pulp currently circulating on the rear side of the at least one rotor, facing away from the intake side. Behind the at least one rotor, there is a screen that prevents overly large chips from leaving the shredder. Thus, the chips are often shredded several times by the rotor of the at least one shredder, until they are small enough to fit through the screen. If the space between the rotor and the screen fills, the torque of at least one rotor can increase even if no new pulp is fed into the shredder.
  • the predefined second threshold value can be equal to the predefined first threshold value, so that the drive power of the conveyor belt or vibrating chute is always reduced at the same time as the drive power of the two feed rollers.
  • tests have shown it to be advantageous if the predefined second threshold value is greater than the predefined first threshold value. In other words, it has proven advantageous to initially reduce only the drive power of the two feed rollers and only later, if the torque of at least one rotor of the shredder continues to increase, to also reduce the drive power of the conveyor belt or vibrating chute.
  • drive power in the context of the present invention can also be understood to mean the term “speed”.
  • the individual pulp sheets of the baled pulp can have a thickness between 1 mm and 3 mm and/or the baled pulp can have a density between 800 kg/m 3 and 1,000 kg/m 3. This clearly distinguishes this type of pulp from the much more expensive fluff pulp.
  • a further aspect of the present invention relates to a device for producing a dry-laid fibrous web, in particular a paper, cardboard or tissue web, from bale pulp, which comprises a plurality of stacked pulp plates, comprising a shredder with at least one rotor having a plurality of projections, wherein the shredder is designed to produce chips from the bale pulp; a defibration device designed to defiber the chips in a dry process; and an air-laying unit designed to form a dry-laid fibrous web from the fibers; wherein, according to the invention, the shredder further comprises: a drive control for the at least one rotor, which is designed to operate the rotor at a speed which is so high that the speed of the radially outer tips of the projections is more than 2 m/s, preferably more than 5 m/s, more preferably more than 10 m/s; sensor means configured to determine the torque of the at least one rotor; and a control unit configured to control the speed at which the
  • the device may further comprise two driven feed rollers which are arranged upstream of the at least one rotor of the shredder, wherein the speed at which the bale pulp is fed to the shredder can be influenced by adjusting the drive power of the two feed rollers.
  • the device may further comprise a driven conveyor belt and/or a driven vibrating chute, wherein the speed at which the bale pulp is fed to the shredder can be influenced by adjusting the drive power of the conveyor belt or the vibrating chute.
  • a preferred embodiment of the present invention provides that the control unit is designed to reduce the drive power of the two feed rollers as soon as the torque of the at least one rotor of the shredder exceeds a predetermined first threshold value, and that the control unit is further designed to reduce the drive power of the conveyor belt or the vibrating chute as soon as the torque of the at least one rotor of the shredder exceeds a predetermined second threshold value, wherein the second threshold value is preferably greater than the first threshold value.
  • a bale consisting of a large number of stacked pulp boards from the manufacturer "Mercer Stendal GmbH” was chosen as the starting material for the production of a fibrous web using the dry air-laid process.
  • This pulp is NBSK pulp, as is commonly used for the production of paper, board, or tissue webs using the wet process.
  • the starting material had a density of approximately 920 kg/m 3 , with the individual pulp boards having a Thickness of approximately 1.5 mm. 1 to 5 of these pulp boards were always fed simultaneously in a substantially horizontal direction to a shredder whose rotor provided with projections had a diameter of approximately 368 mm and which was operated at an essentially constant speed of around 620 revolutions per minute.
  • the tips of the projections on the rotor therefore had a speed of around 12 m/s.
  • the torque of the rotor was measured during operation and the measured value was used to monitor the speed at which the baled pulp was fed to the shredder.
  • the feeding took place via a driven vibrating chute as well as two motor-driven feed rollers which were arranged directly in front of at least one of the shredder rotors. Both the drive power of the vibrating chute and the drive power of the two feed rollers influenced the feed speed. The feed speed was reduced as soon as a predetermined torque threshold was exceeded.
  • the drive power of the two feed rollers was reduced as soon as a predetermined first threshold torque of the at least one rotor was exceeded, and the drive power of the vibrating chute was reduced as soon as a predetermined second threshold torque of the at least one rotor was exceeded, with the second threshold being greater than the first threshold.
  • the chips produced by the shredder had a weight between 0.6 and 0.9 g per chip in over 90% of cases.
  • the chips were characterized by their edges being free of plasticization. No discoloration of the fibers or increased compaction of the material was detected in this area. Furthermore, it was determined that the average fiber length in the chips corresponded to more than 95% of the average fiber length in the original bale pulp.
  • the chips were then fed by air flow to a fiberizing device, where they were fiberized in a dry process.
  • the fibers were then fed to an air-laying unit, where the fibers were formed into a dry-laid fiber web.
  • the fiber web was wound into a roll at the end of the production device.
  • the shredder can thus comprise at least one rotor for shredding the baled pulp or the pulp plates with projections arranged around its circumference. It is advantageous if the rotor has distributed projections that interact with the baled pulp or the pulp plates.
  • a distribution of the projections in a same circumferential position with intervals, or a staggered arrangement of the projections over the circumference and in the axial direction of the rotor can be provided.
  • a projection at the same circumferential position in the axial direction is followed by a free distance with at least, in particular twice, the extent in the axial direction of the previous projection.
  • a projection in the circumferential direction is followed by a free distance with at least, in particular twice or three times, the extent of the previous projection in the circumferential direction.
  • the projections of the at least one rotor can have a maximum extension in the axial direction of the rotor which is less than or equal to a first or second dimension of the chips to be produced by the rotor. This has an effect
  • the projections of the at least one rotor can have an extension in the radial direction which is greater than or equal to a first or second dimension of the chips to be produced by the rotor.
  • the projections may have an extension in the axial direction of the rotor which is smaller than an extension in the radial direction.
  • FIG 3 shows a detail of the device according to the invention from Figure 1, which shows the bale pulp 10 with a substantially horizontal feed to the shredder 16 with at least one rotor 18 for shredding the bale pulp 10.
  • the bale pulp 10 is transported horizontally on a conveyor belt 14 and/or a vibrating chute 14.2 in the direction of the shredder 16 or in the direction of the arrow shown.
  • the bale pulp 10 is shown in its stack structure with individual pulp plates 11 stacked one above the other and aligned essentially horizontally.
  • the pulp plates 11 are stacked with their base surface, in particular their largest surface, one above the other in the vertical direction, such that the essentially horizontally aligned pulp plates 11 are fed essentially horizontally to the at least one rotor 18 of the shredder 16.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoff¬ bahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus Ballen-Zellstoff (10), welcher eine Vielzahl von übereinander gestapelten Zellstoff-Platten umfasst, umfassend die folgenden Schritte: Zuführen des Ballen-Zellstoffs (10) in einen Schredder (16), welcher wenigstens einen Rotor (18) mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen aufweist, um aus dem zugeführten Ballen-Zellstoff Schnitzel herzustellen; Zuführen der Schnitzel (20) zu einer Zerfaserungsvorrichtung (32), um die Schnitzel in einem trockenen Prozess zu zerfasern; und Zuführen der Fasern in eine Luftlegeeinheit (34), um aus den Fasern eine trockengelegte Faserstoffbahn zu bilden; wobei der wenigstens eine Rotor (18) des Schredders (16) mit einer Drehzahl betrieben wird, die so groß ist, dass die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge mehr als 2 m/s, vorzugsweise mehr als 5 m/s, weiter bevorzugt mehr als 10 m/s beträgt, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, über das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders geregelt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Herstellverfahren auszuführen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer trockenqeleqten Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus Ballen-Zellstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissue-Bahn, aus Ballen-Zellstoff, welcher eine Vielzahl von übereinander gestapelten Zellstoff-Platten umfasst, umfassend die folgenden Schritte: Zuführen des Ballen-Zellstoffs in einen Schredder, welcher wenigstens einen Rotor mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen aufweist, um aus dem zugeführten Ballen-Zellstoff Schnitzel herzustellen; Zuführen der Schnitzel zu einer Zerfaserungsvorrichtung, um die Schnitzel in einem trockenen Prozess zu zerfasern; und Zuführen der Fasern in eine Luftlegeeinheit, um aus den Fasern eine trockengelegte Faserstoffbahn zu bilden. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn, insbesondere Tissue-Bahn, aus Ballen-Zellstoff.
Viele Faserstoffbahnen und insbesondere Papier-, Karton oder Tissuebahnen wurden in der Vergangenheit und werden auch heute noch im industriellen Maßstab fast ausschließlich im Nassverfahren herstellt. Dazu wird, sofern kein Altpapier verwendet wird, in der Regel Ballen-Zellstoff in einer Bütte in großen Mengen an Wasser aufgelöst, so dass sich eine Faser-Suspension ergibt, die zu etwa 99 Gew.-% aus Wasser und nur zu etwa 1 Gew.-% aus Fasern besteht. Die Faser-Suspension wird dann zur Blattbildung über einen Stoffauflauf auf ein Formiersieb aufgebracht. Anschließend wird die Faserstoffbahn durch Druck und Wärme entwässert bzw. getrocknet, bis sie am Ende aufgewickelt oder anderweitig verarbeitet werden kann. Das Nassverfahren hat den Vorteil, dass sich beim Entwässern bzw. Trocknen zwischen den einzelnen Fasern Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden, welche der Faserstoffbahn die notwendige Festigkeit verleihen. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, dass für Trocknung der Faserstoffbahn große Mengen an Energie benötigt werden. Gerade vor dem Hintergrund des heutigen Klimawandels wird daher intensiv nach Alternativen zu diesem klassischen Nassverfahren gesucht.
Als Alternative zum Nassverfahren ist unter anderem bereits das trockene Luftlegeverfahren bekannt, bei welchem Fasern im weitgehend trockenen Zustand zu einer Faserstoffbahn abgelegt werden. Um der Faserstoffbahn die notwendige Festigkeit zu verleihen, werden diesen nur relativ geringe Mengen an Wasser (zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen) und/oder andere Bindemittel zugegeben. Dies führt dazu, dass deutlich weniger Energie für die Trocknung aufgebracht werden muss. Eine Herausforderung bei diesem Verfahren besteht dabei darin, eine gute bzw. gleichmäßige Faserverteilung (auch Formation genannt) zu erreichen. Anders als in der Suspension neigen die trockenen Fasern nämlich zur unerwünschten Flockenbildung. Eine gute Vereinzelung der Fasern ist daher ausgesprochen wichtig. Aus diesem Grund wird für das trockene Luftlegeverfahren in der Regel auf so genanntes „Fluff Pulp“ zurückgegriffen. Dabei handelt es sich um Zellstoff, der so vorbehandelt wurde, dass die einzelnen Fasern bereits weniger und/oder schwächere Bindungen zueinander aufweisen. Dies macht den Zellstoff voluminöser, saugfähiger und besser geeignet für das trockene Luftlegeverfahren. Jedoch ist Fluff Pulp, welches in der Regel als Rollenware hergestellt wird, sehr viel teurer als gewöhnlicher Ballen-Zellstoff, wie er typischer Weise in der Papierindustrie verwendet wird. Daher kommt das trockene Luftlegeverfahren heute auch primär nur zur Herstellung von Sanitätsprodukten, wie zum Beispiel Windeln, zum Einsatz und nicht zur Herstellung von Papier-, Karton oder Tissuebahnen, zumindest nicht im industriellen Maßstab. Für einen solchen industriellen Maßstab wäre die Verwendung von Fluff Pulp, trotz aktuell hoher Energiekosten, unwirtschaftlich.
Es wäre daher vorteilhaft, wenn sich eine Möglichkeit fände, eine Faserstoffbahn, insbesondere eine Papier-, Karton oder Tissuebahnen im industriellen Maßstab, mit ausreichend guter Formation im trockenen Luftlegeverfahren aus dem relativ preiswerten herkömmlichen Ballen-Zellstoff herzustellen zu können. Die Herstellung einer Faserstoffbahn aus Ballen-Zellstoff im trockenen Luftlegeverfahren, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist bereits in der Druckschrift US 4,167,378 beschrieben. Dabei wird die trockengelegte Faserstoffbahn aus Ballen-Zellstoff in drei Stufen hergestellt: Zunächst wird der Ballen-Zellstoff in einem Schredder zu Schnitzeln zerkleinert, dann werden die Schnitzel in einer Zerfaserungsvorrichtung zerfasert, bevor diese schließlich in einer Luftlegeeinrichtung zu einer Faserstoffbahn abgelegt werden. Durch den Zwischenschritt des Schredderns ist es prinzipiell möglich, auch aus herkömmlichen Ballen-Zellstoff eine Faserstoffbahn im trockenen Luftlegeverfahren herzustellen, da sich die einzelnen Schnitzel besser von der Zerfaserungseinrichtung, wie etwa einer Hammermühle, verarbeiten lassen, so dass die Fasern zuverlässiger vereinzelt werden können. Allerdings haben Tests mit einem gewöhnlichen Schredder ergeben, dass das Ergebnis, insbesondere die Formation der Faserstoffbahn, auch mit diesem Verfahren noch immer nicht zufriedenstellend ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen oder zumindest zu minimieren. Insbesondere sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen sich eine qualitativ hochwertige Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus herkömmlichen Ballen-Zellstoff im trockenen Luftlegeverfahren herstellen lässt. Dies soll dabei im industriellen Maßstab möglich sein, d.h. mit Produktionsmengen von mehreren Gewichtstonnen pro Tag, vorzugsweise von wenigstens einer Gewichtstonne pro Stunde, wobei die hergestellte Faserstoffbahn am Ende der Herstellungsmaschine als Rollenware aufgewickelt ist.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand. Konkret wird diese Aufgabe nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch das eingangs beschriebene, gattungsgemäße Verfahren gelöst, welches sich dadurch besonders auszeichnet, dass der wenigstens eine Rotor des Schredders mit einer Drehzahl betrieben wird, die so groß ist, dass die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge mehr als 2 m/s, vorzugsweise mehr als 5 m/s, weiter bevorzugt mehr als 10 m/s beträgt, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, über das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders geregelt wird.
Die Erfinder haben durch Versuche herausgefunden, dass bei der Verwendung eines üblichen Schredders die Zellstoff-Fasern vor allem im Randbereich der einzelnen Schnitzel stärker als man erwarten würde in Mitleidenschaft gezogen werden. Nicht nur, dass Fasern dort öfter einmal zertrennt werden, wodurch sich unvorteilhaft ihre Länge reduziert, sondern der Zellstoff wird in diesem Bereich auch komprimiert und erwärmt. Dies führt zu einer Art Plastifizierung des Materials an den Schnitzel-Rändern. Bei genauer Untersuchung unter dem Mikroskop ließ sich erkennen, dass die einzelnen Fasern dort regelrecht miteinander verschmelzen. Teilweise kam es auch zu gelblichen Verfärbungen der Fasern im Bereich der Schnitzel-Ränder. Hierdurch bedingt kann die Zerfaserungsvorrichtung nur schwer eine annähernd vollständige Vereinzelung der Fasern erreichen, was dann zu einer qualitativ minderwertigen Formation der Faserstoffbahn führt.
Ferner haben die Erfinder herausgefunden, dass es zwei maßgebliche Einflussparameter beim Schredder gibt, mit denen sich, wenn sie kumulativ angewendet werden, das Ergebnis merklich verbessern lässt. Zum einen wurde erkannt, dass die Drehzahl, mit welcher der wenigstens eine Rotor des Schredders betrieben wird, größer als bei dem herkömmlichen Schredder, mit dem anfänglich experimentiert wurde, gewählt werden sollte. Insbesondere ist erfindungsgemäß die Drehzahl so groß, dass die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge mehr als 2 m/s, vorzugsweise mehr als 5 m/s, weiter bevorzugt mehr als 10 m/s beträgt. Gleichzeitig wird erfindungsgemäß die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, über das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders geregelt. Insbesondere kann die Zuführgeschwindigkeit reduziert werden, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dadurch wird der Rotor wiederum entlastet und es kann verhindert werden, dass das Drehmoment zu stark ansteigt.
Beide Maßnahmen zusammen haben im Ergebnis dazu geführt, dass keine Plastifizierung der Fasern im Randbereich der Schnitzel mehr erkennbar war. Durch die erhöhte Geschwindigkeit des Rotors einerseits und der Drehmomentbegrenzung durch Regelung der Zufuhrgeschwindigkeit andererseits wurde im Ergebnis der Zellstoff überraschend eher zu den einzelnen Schnitzeln zerrupft bzw. abgeschlagen anstatt geschnitten oder zerquetscht. Dies führte zu einer merklich geringeren Veränderung der einzelnen Fasern im Randbereich der Schnitzel und zu einer unregelmäßigen, ausgefransten Kontur der Schnitzel.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sollte jedoch die Drehzahl des Rotors auch nicht zu groß sein, da in diesem Fall beobachtet wurde, dass keine wohl definierten Schnitzel mehr entstehen, sondern eher eine Undefinierte Watte, welche sich in den folgenden Prozessschritten schlechter weiterverarbeiten, insbesondere zerfasern transportieren, lagern und/oder dosieren, ließ. So wird konkret vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Rotor des Schredders mit einer Drehzahl betrieben wird, die so klein ist, dass die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge weniger als 80 m/s, vorzugsweise weniger als 40 m/s, weiter bevorzugt weniger als 20 m/s beträgt.
Weiter vorteilhaft können die ursprünglichen durchschnittlichen Faserlängen des zugeführten Ballen-Zellstoffs beibehalten oder nur unwesentlich gekürzt werden, wenn die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge im Bereich zwischen mehr als 2 m/s und weniger als 80 m/s beträgt.
Wie weiter oben bereits erwähnt, ist es besonders bevorzugt, wenn die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, reduziert wird, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Anders als es in der oben erwähnten Druckschrift US 4,167,378 gezeigt ist, hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn nicht alle Zellstoff-Platten eines handelsüblichen Ballens des Ballen-Zellstoffs auf einmal dem Schredder zugeführt werden. Stattdessen sollten immer nur 1-50, vorzugsweise 2-25, weiter bevorzugt 3-10, Zellstoff-Platten des Ballenzellstoffs dem Schredder gleichzeitig zugeführt werden. Die Erfinder vermuten, dass auch dies dazu beiträgt, mit einem verhältnismäßig geringen Drehmoment auszukommen und den Druck auf die Fasern im Randbereich der Schnitzel nicht zu groß werden zu lassen, so dass einer Plastifizierung dort entgegengewirkt werden kann. Es ist dabei vorteilhaft für das Verfahren, wenn die Ballenhöhe bzw. Stapelhöhe begrenzt wird.
Darüber hinaus sind Schnitzel, die gemäß der vorliegenden Anmeldung ausgebildet sind, besonders gut in der folgenden Zerfaserungsvorrichtung weiterzuverarbeiten. Auch können diese Schnitzel besonders effizient und kontrollierbar in einem Luftstrom zwischen dem Schredder und der Luftlegeeinheit transportiert werden und/oder auch gereinigt werden. Dies gilt besonders dann, wenn der Schredder ferner derart ausgebildet ist und betrieben wird, dass wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%, weiter bevorzugt wenigstens 80%, der dort hergestellten Schnitzel eine erste Abmessung L1 in einer ersten Richtung aufweisen, welche zwischen 15 mm und 50 mm, insbesondere zwischen 25 mm und 50 mm vorzugsweise zwischen 30 mm und 45 mm, liegt, und eine zweite Abmessung L2 in einer zweiten Richtung aufweisen, die orthogonal zur ersten Richtung ist und auch zwischen 10 mm und 50 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 15 mm und 25 mm, liegen. Ferner sollte vorzugsweise der Schredder derart ausgebildet sein und betrieben werden, dass wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%, weiter bevorzugt wenigstens 80%, der dort hergestellten Schnitzel zwischen 0,5 g und 1 ,0 g, vorzugsweise zwischen 0,6 g und 0,9 g, wiegen. Das Gewicht der Schnitzel hängt maßgeblich von der Dicke der Zellstoff-Platten, der Dichte des Zellstoffs in den Platten und der Flächen ab.
Die Zellstoff-Platten weisen üblicherweise zwei Grundflächen und vier Seitenflächen auf, wobei die Grundflächen im Wesentlichen gleich groß sind und um ein Vielfaches mehr Flächeninhalt als die Seitenflächen aufweisen. In einer im Wesentlichen quadratischen Grundfläche sind die vier Seitenflächen in etwa gleich groß. Bei einer rechteckigen Grundfläche sind zwei kurze Seitenflächen und zwei lange Seitenflächen mit unterschiedlichem Flächeninhalt vorhanden.
Der Ballen-Zellstoff besteht aus übereinander, auf der Grundfläche vertikal übereinander gestapelten Zellstoff-Platten. Wobei auch der Ballen-Zellstoff vier Seitenflächen aufweist, welche sich aus den Seitenflächen der übereinander gestapelten Platten bilden.
Der Ballen-Zellstoff, bzw. die Zellstoff-Platten, kann bzw. können in im Wesentlichen horizontaler Richtung dem Schredder zugeführt werden. Versuche, bei denen die Zellstoff-Platten dem Schredder in im Wesentlichen vertikaler Richtung von oben zugeführt wurden, nämlich über einen Trichter, in den die Zellstoff-Platten mittels eines sich hin und her bewegenden Druck-stempels immer wieder nachgeschoben wurden, haben zu merklichen Lastschwankungen am Schredder und infolgedessen zu einer schlechteren Qualität der Schnitzel geführt.
Weiter wird unter einer „im Wesentlichen horizontalen Zuführung“ des Ballen-Zellstoffs bzw. der Zellstoff-Platten verstanden, dass der Ballen-Zellstoff und/oder die Zellstoff- Platten derart dem Schredder zugeführt werden, so, dass auch die Zellstoff-Platten oder die gestapelten Zellstoffplatten im Wesentlichen horizontal mit ihrer Grundfläche horizontal liegend, bevorzugt mit einer oder zwei Seitenfläche(n) in Richtung des Rotors weisend, insbesondere lateral, dem Rotor des Schredders zugeführt werden.
Anders ausgedrückt ist die mindestens eine, insbesondere zwei, Flächennormale der Grundfläche einer Zellstoff-Platte räumlich im Wesentlichen orthogonal zur Horizontalen und auch im Wesentlichen orthogonal zur Rotationsachse des Rotors orientiert, wobei gleichzeitig die Zellstoff-Platten sich hin seitlich hin zum Rotor bewegen bzw. zugeführt werden.
Durch diese Zuführung kann der Rotor als erstes mit einer oder zwei Seitenfläche(n) der Zellstoff-Platte(n) bzw. des Ballen-Zellstoffs in Wechselwirkung treten, wobei der Rotor, von den Seitenflächen beginnend, die Zellstoff-Platten bzw. den Ballen-Zellstoff „abrupft“ bzw. „abschlägt“.
Diese Zuführung der Zellstoff-Platten zum Schredder kann sehr gut gesteuert und geregelt werden, womit die durchschnittlichen Faserlängen des Zellstoffs weitestgehend erhalten bleiben und nicht gekürzt werden.
Weiter kann es von Vorteil sein, dass durch ein „Abrupfen“ bzw. „Abschlagen“ am Ballen-Zellstoff oder den Zellstoff-Platten die entstehenden Schnitzel in einem Schredder aus den Zellstoff-Platten dort eher zerschlagen, abgeschlagen oder abgerupft werden als geschnitten. Die Schnitzel weisen dann im Wesentlichen die Form eines unregelmäßigen Vielecks auf, ähnlich den Scherben einer zerbrochenen Glasplatte. Es könnte ferner sein, dass durch das „Abnagen“ bzw. „Zerschlagen“ die Fasern an den Schnitzel-Rändern eher aus der Zellstoff-Platte gerupft als geschnitten werden. Hierdurch behalten die Fasern zumeist ihre ursprüngliche, insbesondere durchschnittliche, Länge bei, was sich vorteilhaft auf die Formation der Faserstoffbahn im weiteren Prozess auswirkt.
Beispielsweise kann die Zuführung des Ballen-Zellstoffs zum Schredder zumindest teilweise über zwei angetriebene Einzugswalzen, die dem wenigstens einem Rotor des Schredders vorgelagert sind, erfolgen, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen beeinflussbar ist. Die beiden Einzugswalzen können zum Beispiel über Elektromotoren angetrieben werden, die an- und ausschaltbar sind, wobei sich vorzugsweise die Antriebsleistung der Motoren in mehreren Stufen oder, weiter bevorzugt, sogar kontinuierlich einstellen lässt. Durch einen, vorzugsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichteten, Spalt zwischen den beiden Einzugswalzen können eine oder mehrere Zellstoff-Platten dem wenigstens einem Rotor des Schredders zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich zu den beiden Einzugswalzen kann die Zuführung des Ballen- Zellstoffs zum Schredder zumindest teilweise über ein angetriebenes Förderband und/oder eine angetriebene Vibrationsrinne erfolgen, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne beeinflussbar ist. Das Förderband und/oder die Vibrationsrinne können zum Beispiel einfach nur an- und ausschaltbar sein, wobei es jedoch auch hier bevorzugt ist, wenn sich die Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne in mehreren Stufen oder, weiter bevorzugt, sogar kontinuierlich einstellen lässt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass Zuführung des Ballen-Zellstoffs zum Schredder sowohl zumindest teilweise über zwei angetriebene Einzugswalzen, als auch zumindest teilweise über ein angetriebenes Förderband und/oder eine angetriebene Vibrationsrinne erfolgt. Dabei können Platten des Ballen-Zellstoffs mittels des Förderbandes oder der Vibrationsrinne zu den Einzugswalzen hin transportiert werden. In diesem Fall ist es ferner bevorzugt, wenn die Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen reduziert wird, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet, und wenn die Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne reduziert wird, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders einen vorgegebenen zweiten Schwellwert überschreitet. Der wenigstens eine Rotor des Schredders zieht im Betrieb die Zellstoff-Platten in den Schredder hinein, so dass ein bloßes Abstellen der Einzugswalzen manchmal nicht ausreicht, um die Zufuhrgeschwindigkeit der Zellstoff-Platten so zu reduzieren, dass das Drehmoment des wenigstens einen Rotors sinkt. Deshalb kann es sinnvoll sein, auch die Antriebsleistung des Förderbandes bzw. der Vibrationsrinne zu reduzieren, ggf. diese ganz auszuschalten.
Angemerkt sei, dass das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders nicht alleine von der Menge des dem Schredder gerade auf der Einzugsseite zugeführten Zellstoffs abhängt, sondern auch von der Menge an Zellstoff, welche auf der der Einzugsseite abgewandten Rückseite des wenigstens einen Rotors gerade zirkuliert. Hinter dem wenigstens einem Rotor befindet sich nämlich ein Sieb, welches verhindert, dass zu große Schnitzel den Schredder verlassen können. Somit werden die Schnitzel oft mehrfach von dem Rotor des wenigstens einen Schredders zerkleinert, bis sie klein genug sind, um durch das Sieb zu passen. Füllt sich der Raum zwischen Rotor und Sieb, so kann das Drehmoment des wenigstens einen Rotors selbst dann steigen, wenn kein neuer Zellstoff dem Schredder zugeführt wird.
Prinzipiell kann der vorgegebene zweite Schwellwert gleich dem vorgegebenen ersten Schwellwert sein, so dass die Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne stets zeitgleich zur Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen reduziert wird. Jedoch hat es sich in Versuchen als vorteilhaft erwiesen, wenn der vorgegebene zweite Schwellwert größer als der vorgegebene erste Schwellwert ist. Mit anderen Worten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zunächst nur die Antriebsleistung der beiden Zuführwalzen zu reduzieren und erst später, wenn trotzdem das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredder weiter steigt, auch die Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne zu reduzieren.
Angemerkt sei, dass mit dem Begriff „Antriebsleistung“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auch der Begriff „Geschwindigkeit“ verstanden werden kann.
Wie es dies für handelsüblichen Ballen-Zellstoff zur Papierherstellung üblich ist, können die einzelnen Zellstoff-Platten des Ballen-Zellstoffs eine Dicke zwischen 1 mm und 3mm aufweisen und/oder kann der Ballen-Zellstoff eine Dichte zwischen 800 kg/m3 und 1 .000 kg/m3 aufweisen. Damit unterscheidet sich diese Art von Zellstoff eindeutig von dem wesentlich teurerem Fluff Pulp.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus Ballen-Zellstoff, welcher eine Vielzahl von übereinander gestapelten Zellstoff- Platten umfasst, umfassend einen Schredder mit wenigstens einem Rotor, der eine Mehrzahl von Vorsprüngen aufweist, wobei der Schredder ausgelegt ist, aus dem Ballen-Zellstoff Schnitzel herzustellen; eine Zerfaserungsvorrichtung, welche ausgelegt ist, die Schnitzel in einem trockenen Prozess zu zerfasern; und eine Luftlegeeinheit, die ausgebildet ist, aus den Fasern eine trockengelegte Faserstoffbahn zu bilden; wobei erfindungsgemäß der Schredder ferner umfasst: eine Antriebssteuerung für den wenigstens einen Rotor, welche ausgebildet ist, den Rotor mit einer Drehzahl zu betreiben, die so groß ist, dass die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge mehr als 2 m/s, vorzugsweise mehr als 5 m/s, weiter bevorzugt mehr als 10 m/s beträgt; Sensormittel, welche ausgebildet sind, das Drehmoment des wenigstens einen Rotors zu bestimmen; und eine Kontrolleinheit, welche ausgebildet ist, die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, anhand des von den Sensormitteln bestimmten Drehmoments des Rotors zu kontrollieren.
Die Vorrichtung kann ferner zwei angetriebene Einzugswalzen umfassen, die dem wenigstens einem Rotor des Schredders vorgelagert sind, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen beeinflussbar ist.
Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich kann die Vorrichtung ferner ein angetriebenes Förderband und/oder eine angetriebene Vibrationsrinne umfassen, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne beeinflussbar ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind vor, dass die Kontrolleinheit ausgebildet ist, die Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen zu reduzieren, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet, und dass die Kontrolleinheit ferner ausgebildet ist, die Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne zu reduzieren, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders einen vorgegebenen zweiten Schwellwert überschreitet, wobei der zweite Schwellwert vorzugsweise größer als der erste Schwellwert ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Ein Ballen bestehend aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Zellstoff-Platten von dem Hersteller „Mercer Stendal GmbH“ wurde als Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Faserstoffbahn im trockenen Luftlegeverfahren gewählt. Bei diesem Zellstoff handelt es sich um NBSK-Zellstoff, wie er üblicher Weise zur Herstellung einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn im Nassverfahren verwendet wird. Das Ausgangsmaterial hatte eine Dichte von rund 920 kg/m3, wobei die einzelnen Zellstoff-Platten eine Dicke von ca. 1 ,5 mm aufgewiesen haben. 1 bis 5 dieser Zellstoffplatten wurden immer gleichzeitig in im Wesentlichen horizontaler Richtung einem Schredder zugeführt, dessen mit Vorsprüngen versehener Rotor einen Durchmesser von etwa 368 mm aufgewiesen hat und der mit einer im Wesentlichen konstant gehaltenen Drehzahl von rund 620 Umdrehungen pro Minute betrieben wurde. Damit wiesen die Spitzen der Vorsprünge am Rotor eine Geschwindigkeit von rund 12 m/s auf. Das Drehmoment des Rotors wurde im Betrieb gemessen und die gemessene Größe herangezogen, um die Geschwindigkeit zu kontrollieren, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wurde. Die Zuführung erfolgte sowohl über eine angetriebene Vibrationsrinne als auch über zwei motorisch angetriebene Einzugswalze, welche dem wenigstens einem Rotor des Schredders unmittelbar vorgelagert waren. Sowohl die Antriebsleistung der Vibrationsrinne als auch die Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen hatten einen Einfluss auf die Zufuhrgeschwindigkeit. Dabei wurde die Zuführgeschwindigkeit reduziert, sobald ein vorgegebener Schwellwert des Drehmoments überschritten wurde. Konkret wurde die Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen reduziert, sobald ein vorgegebener erster Schwellwert des Drehmoments des wenigstens einen Rotors überschritten wurde und wurde die Antriebsleistung der Vibrationsrinne reduziert, sobald ein vorgegebener zweiter Schwellwert des Drehmoments des wenigstens einen Rotors überschritten wurde, wobei der zweite Schwellwert größer als der erste Schwellwert war. Die von dem Schredder erzeugten Schnitzel wiesen in über 90% der Fälle ein Gewicht zwischen 0,6 und 0,9 g/Schnitzel auf.
Die Schnitzel haben sich dadurch ausgezeichnet, dass ihre Ränder frei von Plastifizierungen waren. Eine Verfärbung der Fasern oder eine erhöhte Verdichtung des Materials in diesem Bereich konnte ebenfalls nicht festgestellt werden. Ferner wurde festgestellt, dass die durchschnittliche Länger der Fasern in den Schnitzeln noch mehr als 95% der durchschnittlichen Länge der Fasern im ursprünglichen Ballen-Zellstoff entsprochen hat.
Die Schnitzel wurden anschließend per Luftströmung einer Zerfaserungsvorrichtung zugeführt, wo die Schnitzel in einem trockenen Prozess zerfasert wurden. Danach wurden die Fasern einer Luftlegeeinheit zugeführt, wo aus den Fasern eine trockengelegte Faserstoffbahn gebildet wurde. Die Faserstoffbahn wurde am Ende der Herstellungsvorrichtung zu einer Rollenware aufgewickelt. So kann der Schredder mindestens einen Rotor zum Zerkleinern des Ballen-Zellstoffs bzw. der Zellstoff-Platten mit an seinem Umfang angeordneten Vorsprünge umfassen. Es ist vorteilhaft, wenn der Rotor verteilte Vorsprünge aufweist, welche in Wechselwirkung mit dem Ballen-Zellstoff bzw. den Zellstoff-Platten treten.
Dabei kann eine Verteilung der Vorsprünge in einer gleichen Umfangsposition mit Abständen, oder auch eine versetzte Anordnung der Vorsprünge über den Umfang und in axialer Richtung des Rotors vorgesehen sein.
Bevorzugt folgt auf einen Vorsprung an der gleichen Umfangsposition in axialer Richtung ein freier Abstand mit mindestens der, insbesondere der doppelten Erstreckung in axialer Richtung wie der vorherige Vorsprung.
Weiter bevorzugt folgt einem Vorsprung in Umfangsrichtung ein freier Abstand mit mindestens der, insbesondere der doppelten oder dreifachen, Erstreckung des vorherigen Vorsprungs in Umfangsrichtung.
Es ist dabei vorteilhaft für das Verfahren, wenn die Vorsprünge derart angeordnet sind.
So können die Vorsprünge des mindestens einen Rotors eine maximale Erstreckung in axialer Richtung des Rotors aufweisen, welche kleiner oder gleich einer ersten oder zweiten Abmessung der durch den Rotor herzustellenden Schnitzel ist. Dies wirkt sich
So können die Vorsprünge des mindestens einen Rotors eine Erstreckung in radialer Richtung aufweisen, welche größer oder gleich einer ersten oder zweiten Abmessung der durch den Rotor herzustellenden Schnitzel ist.
Es ist dabei vorteilhaft für das Verfahren, wenn die Vorsprünge diese Dimension aufweisen.
Weiter können die Vorsprünge eine Erstreckung in axialer Richtung des Rotors aufweisen, welche kleiner ist als eine Erstreckung in radialer Richtung aufweisen.
Es ist dabei vorteilhaft für das Verfahren, wenn die Vorsprünge diese Dimension aufweisen.
So können die Vorsprünge, welche an der gleichen Umfangsposition des Rotors angeordnet sind, in axialer Richtung einen Zwischenraum aufweisen und, dass der in Umfangsrichtung des Rotors nachfolgende Vorsprung auf einen vorherigen Vorsprung in axialer Richtung des Rotors versetzt angeordnet ist, so, dass die Vorsprünge an der gleichen Umfangsposition eine unterbrochene Linie in axialer Richtung ausbilden. Es ist dabei vorteilhaft für das Verfahren, wenn die Vorsprünge derart angeordnet sind.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand rein schematischer Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn aus Ballen-Zellstoff; und
Fig. 2 einen einzelnen Schnitzel aus Zellstoff, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung als Zwischenprodukt hergestellt worden ist; und
Fig. 3 ein Detail der erfindungsmäßen Vorrichtung aus Figur 1 , welche die Ballen- Zellstoff bzw. Zellstoff-Platten Zuführung zum Schredder darstellt;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer einzelnen Zellstoff-Platte eines Ballen- Zellstoffs in Bezug auf einen Rotor des Schredders.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus Ballen-Zellstoff gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Ballen 10 bestehend aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Zellstoff-Platten, zum Beispiel von dem Hersteller „Mercer Stendal GmbH“, dient als Ausgangsmaterial. Bei diesem Zellstoff kann es sich um NBSK-Zellstoff handeln, wie er üblicherweise zur Herstellung einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn im Nassverfahren verwendet wird. Der Ballen-Zellstoff kann eine Dichte zwischen 800 kg/m3 und 1.000 kg/m€, insbesondere von rund 920 kg/m3, aufweisen, wobei die einzelnen Zellstoff-Platten eine Dicke zwischen 1 ,0 mm und 2,0 mm, insbesondere von ca. 1 ,5 mm, aufweisen können.
Die Ballen 10 kommen zunächst in einen Schacht 12, unter welchem ein Förderband 14 im Kreis läuft. Der Schacht 12 ist so ausgebildet, dass immer nur 1 bis 50, vorzugsweise 2 bis 25, weiter bevorzugt 3 bis 10, der Zellstoffplatten gleichzeitig in im Wesentlichen horizontaler Richtung einem Schredder 16 zugeführt werden. Der Schredder 16 umfasst wenigstens einen mit Vorsprüngen versehenen Rotor 18, welchem zwei angetriebene Einzugswalzen vorgelagert sind. Der Rotor 18 kann zum Beispiel einen Durchmesser von etwa 368 mm aufweisen und zum Beispiel mit einer im Wesentlichen konstant gehaltenen Drehzahl von rund 620 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Das Drehmoment des Rotors 18 kann ferner im Betrieb gemessen und die gemessene Größe herangezogen, um die Geschwindigkeit zu kontrollieren, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder 18 zugeführt werden. Dabei kann die Zuführgeschwindigkeit reduziert werden, sobald ein vorgegebener Schwellwert des Drehmoments überschritten wird. Dies kann durch eine Reduktion der Antriebsleistung bzw. der Geschwindigkeit des Förderbandes 14 und/oder der beiden Einzugswalzen erfolgen. Der Schredder 18 stellt aus dem ihm zugeführten Ballen-Zellstoff eine Vielzahl von Schnitzel 20 her.
Erfindungsgemäß ist der Schredder 16 derart ausgebildet und wird derart betrieben, dass wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%, weiter bevorzugt wenigstens 80%, der dort hergestellten Schnitzel 20 im Wesentlichen die Form eines unregelmäßigen Vielecks aufweisen, mit einem Gewicht-zu-Umfang-Verhältnis zwischen 5 g/m und 10 g/m, vorzugsweise zwischen 5,5 g/m und 8,7 g/m. Ein einzelner dieser Schnitzel 20 ist schematisch in vergrößerter Darstellung in Figur 2 gezeigt. Wie sich erkennen lässt ähnelt der Schnitzel 20 hinsichtlich seiner Form der Scherbe einer zerbrochenen Glasscheibe. Er weist eine Mehrzahl von sich im Wesentlichen geradlinig erstreckenden Kanten auf, die zusammen die Form eines unregelmäßigen Vielecks ergeben.
Summiert man die Länge der einzelnen Kanten auf, so erhält man den Umfang des Schnitzels 20. Misst man zudem noch das Gewicht des Schnitzels 20, so lässt sich das zuvor genannte Gewicht-zu-Umfang-Verhältnis einfach berechnen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%, weiter bevorzugt wenigstens 80%, der Schnitzel 20 zwischen 0,5 g und 1 ,0 g, vorzugsweise zwischen 0,6 g und 0,9 g, wiegen.
Ferner können in diesem Ausführungsbeispiel wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%, weiter bevorzugt wenigstens 80%, der Schnitzel 20 eine erste Abmessung L1 in einer ersten Richtung aufweisen, welche zwischen 10 mm und 50 mm, insbesondere zwischen 25 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 30 mm und 45 mm, liegt, und eine zweite Abmessung L2 in einer zweiten Richtung, die orthogonal zur ersten Richtung ist, aufweisen, welche zwischen 10 mm und 50 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 15 mm und 25 mm, liegt.
Bevorzugt sollten die Schnitzel eine unregelmäßige Außenkontur aufweisen, wobei die maximale Erstreckung einer Grundfläche des einzelnen Schnitzels wenn es flach abgelegt ist, eine rechteckige Grundfläche einnimmt, beispielsweise in einer ersten Abmessung L1 50 mm und in einer zweiten Abmessung L2 ungefähr 15 mm. Besonders bevorzugt sollten die Schnitzel eine unregelmäßige Außenkontur aufweisen, wobei die maximale Erstreckung einer Grundfläche des einzelnen Schnitzels wenn es flach abgelegt ist, eine im Wesentlichen quadratische Grundfläche einnimmt, beispielsweise wäre es ideal wenn der Schnitzel in einer ersten Abmessung L1 und einer zweiten Abmessung L2 im Wesentlichen gleich sind.
Die so erzeugten Schnitzel 20 mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften lassen sich sehr gut weiterverarbeiten und führen zu einer qualitativ guten Faserstoffbahn. Wie in Figur 1 gezeigt, werden die im Schredder 16 hergestellten Schnitzel 20 als nächstes, vorzugsweise per Luftströmung, einer Reinigungsvorrichtung 22 zugeführt. Bei dieser Reinigungsvorrichtung 22 kann es sich zum Beispiel um einen sogenannten Windsichter handeln. Bei diesem werden die Schnitzel 20 in ein Steigrohr geführt, durch welches von unten mittels eine Gebläses 24 Luft geblasen wird. Die Schnitzel 20 werden von dem Luftstrom umspült und durcheinandergewirbelt, wobei sich Verunreinigungen 26, wie Sand oder dergleichen löst. Diese Verunreinigungen 26 fallen schwerkraftbedingt gegen die Luftströmung im Steigrohr nach unten, wo sie das Steigrohr verlassen können. Die Schnitzel 20 werden hingegen von der Luftströmung nach oben getragen und gelangen als nächstes in eine Zyklon-Luftabscheider-Vorrichtung 28, wo die Luft von den Schnitzeln getrennt wird. Die abgesonderte Luft kann zum Beispiel, wie in Figur 1 durch einen Pfeil angedeutet, den Schnitzeln 20 vor der Reinigungsvorrichtung 22 zurückgeführt werden. Die gereinigten Schnitzel 20 fallen aus der Zyklon-Luftabscheider-Vorrichtung 28 nach unten in einen Sammelbehälter 30. Dabei beträgt die Dichte des Zellstoffs im Sammelbehälter 30, wo der Zellstoff in Schnitzeln 20 vorliegt, vorzugsweise maximal ein Viertel der Dichte des Zellstoffs vor dem Schreddern 16, wo der Zellstoff in Form von Ballen-Zellstoff vorliegt. Mit anderen Worten ist der Zellstoff in Form der Schnitzel 20 vorzugsweise relativ locker im Sammelbehälter 30 vorhanden.
Aus dem Sammelbehälter 30 kann dann ein kontinuierlicher Strom von Schnitzeln 20, vorzugsweise ebenfalls durch Luftströmung, wofür ein weiteres Gebläse 24 dienen kann, einer Zerfaserungsvorrichtung 32 zugeführt werden, wo die Schnitzel 20 in einem trockenen Prozess zu einzelnen Fasern zerfasert werden. Anschließen gelangen die einzelnen Fasern in eine Luftlegeeinheit 34, um aus den Fasern eine trockengelegte Faserstoffbahn 36 zu bilden. Die Faserstoffbahn 36 wird dabei auf einem rotierenden, luftdurchlässigen Formiersieb 38 gebildet, über welches die Faserstoffbahn 36 zugleich abtransportiert wird. In Figur 1 nicht darstellt sind eine sich dem Formiersieb 38 anschließende Verfestigungseinrichtung, in der die trockengelegte Faserstoffbahn 38 verfestigt wird, und eine Aufrollung, wo die verfestigte Faserstoffbahn 38 dann aufgerollt wird.
Figur 3 zeigt ein Detail der erfindungsmäßen Vorrichtung aus Figur 1 , welche den Ballen-Zellstoff 10 mit einer im Wesentlichen horizontalen Zuführung zum Schredder 16 mit mindestens einem Rotor 18 zum Zerkleinern des Ballen-Zellstoffs 10 darstellt. Der Ballen-Zellstoff 10 wird dabei auf einem Förderband 14 und/oder eine Vibrationsrinne 14.2 horizontal in Richtung Schredder 16 bzw. in der eingezeichneten Pfeilrichtung transportiert. Weiter ist der Ballen-Zellstoff 10 in seinem Stapelaufbau mit einzelnen übereinander gestapelten und im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Zellstoff- Platten 11 dargestellt. Die Zellstoff-Platten 11 liegen mit ihrer Grundfläche, insbesondere ihrere größten Fläche übereinander in vertikaler Richtung gestapelt vor, so, dass die im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Zellstoff-Platten 11 im Wesentlichen horizontal dem mindestens einen Rotor 18 des Schredders 16 zugeführt werden. Weiter ermöglicht eine solche Ausführungsform auch nur einen Anteil an Zellstoff-Platten 11 aus einem Ballen-Zellstoff 10 zum Schredder 16 zu transportieren. In der dargestellten Ausführungsform aus Figur 3 ist der Schacht 12 (aus Figur 1 ) als ein Mittel 12.2, beispielsweise eine dargestellte teilweise geöffnete Schachtwand oder eine Schubstange, dargestellt, welches geeignet ist die Stapelform des Ballen-Zellstoffs 10 aufzulösen, so, dass nur 1 -50, vorzugsweise 2-25, weiter bevorzugt 3-10, Zellstoff- Platten 11 des Ballenzellstoffs 10 dem Schredder 16 gleichzeitig zugeführt werden. Weiter ist eine optionale Ausführungsvariante der Zuführung des Ballen-Zellstoffs zum Schredder 16 dargestellt, wobei der Ballen-Zellstoff 10 bzw. die Zellstoff-Platten 11 zumindest teilweise über zwei angetriebene Einzugswalzen 15, die dem wenigstens einem Rotor 18 des Schredders 16 vorgelagert sind, erfolgen, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff 10 bzw. die Zellstoff-Platten 11 dem Schredder 16 zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen 15 beeinflussbar ist. Die beiden Einzugswalzen 15 können zum Beispiel über Elektromotoren angetrieben werden, die an- und ausschaltbar sind, wobei sich vorzugsweise die Antriebsleistung der Motoren in mehreren Stufen oder, weiter bevorzugt, sogar kontinuierlich einstellen lässt. Durch einen, vorzugsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichteten, Spalt zwischen den beiden Einzugswalzen 15 können eine oder mehrere Zellstoff-Platten dem wenigstens einem Rotor 18 des Schredders 16 zugeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich zu den beiden Einzugswalzen 15 kann die Zuführung des Ballen-Zellstoffs 10 zum Schredder 16 zumindest teilweise über ein angetriebenes Förderband 14 und/oder eine angetriebene Vibrationsrinne 14.2 erfolgen, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff 10 dem Schredder 16 zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung des Förderbandes 14 und/oder der Vibrationsrinne 14.2 beeinflussbar ist. Das Förderband 14 und/oder die Vibrationsrinne 14.2 können zum Beispiel einfach nur an- und ausschaltbar sein, wobei es jedoch auch hier bevorzugt ist, wenn sich die Antriebsleistung des Förderbandes 14 und/oder der Vibrationsrinne 14.2 in mehreren Stufen oder, weiter bevorzugt, sogar kontinuierlich einstellen lässt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass Zuführung des Ballen-Zellstoffs 10 bzw. der Zellstoff-Platten 11 zum Schredder 16 sowohl zumindest teilweise über zwei angetriebene Einzugswalzen 15, als auch zumindest teilweise über ein angetriebenes Förderband 14 und/oder eine angetriebene Vibrationsrinne 14.2 erfolgt. Dabei können Zellstoff-Platten 11 des Ballen-Zellstoffs mittels des Förderbandes 14 und/oder der Vibrationsrinne 14.2 zu den Einzugswalzen 15 hin transportiert werden. In diesem Fall ist es ferner bevorzugt, wenn die Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen 15 reduziert wird, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors 18 des Schredders 16 einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet, und wenn die Antriebsleistung des Förderbandes 14 und/oder der Vibrationsrinne 14.2 reduziert wird, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors 18 des Schredders 16 einen vorgegebenen zweiten Schwellwert überschreitet. Der wenigstens eine Rotor 18 des Schredders 16 zieht im Betrieb die Zellstoff-Platten 11 in den Schredder hinein, so dass ein bloßes Abstellen der Einzugswalzen 15 manchmal nicht ausreicht, um die Zufuhrgeschwindigkeit der Zellstoff-Platten 11 so zu reduzieren, dass das Drehmoment des wenigstens einen Rotors 18 sinkt. Deshalb kann es sinnvoll sein, auch die Antriebsleistung des Förderbandes 14 bzw. der Vibrationsrinne 14.2 zu reduzieren, ggf. diese ganz auszuschalten. Der Schredder 16 umfasst wenigstens einen Rotor 18, welcher eine Mehrzahl von Vorsprüngen 19 an seinem Umfang verteilt aufweist. Die Vorsprünge 19 erstrecken sich über die gesamte Länge in axialer Richtung des Rotors 18 und erstrecken sich in radialer Richtung nach außen, an drei, vier oder fünf Stellen über den Umfang verteilt. An den radialen nach außen weisenden Spitzen des Vorsprungs bilden diese Spitzen eine Spitze oder eine Kante aus, welche mit dem Ballen-Zellstoff 10 oder den Zellstoff- Platten 11 in Wechselwirkung tritt und diesen schreddert.
Weiter sind die Vorsprünge, welche an einer gleichen Umfangsposition in axialer Richtung angeordnet sind, derart angeordnet das die Vorsprünge in axialer Richtung unterbrochen sind un einen Zwischenraum zueinander aufweisen. Anders ausgedrückt ist der in der Queransicht aus Figur 3 dargestellten Vorsprünge 19 an der gleichen Umfangsposition in axialer Richtung unterteilt, bzw. nicht durchgehend.
In Figur 4 ist der mindestens eine Rotor 18 mit einer möglichen Ausführungsform der Vorsprünge 19 in einer Perspektive dargestellt. Weiter zeigt die Figur 4 eine beispielhaft dargestellte Zellstoff-Platte 11 in ihrer Orientierung im Raum in Bezug auf den mindestens einen Rotor 18.
Der mindestens eine Rotor 18 in Figur 3 und 4 umfasst an vier Umfangspositionen Vorsprünge 19. Es können aber auch nur zwei oder drei Umfangspositionen Vorsprünge vorgesehen sein, oder auch an fünf, sechs oder mehr Umfangspositionen. Wie weiter in Figur 4 dargestellt ist, sind die Vorsprünge 19 an einer gleichen Umfangsposition in axialer Richtung R18 des mindestens einen Rotors 18 unterbrochen bzw. mit einem Zwischenraum ausgeführt. Die Vorsprünge 19.2 der nachfolgenden Umfangsposition sind dabei so versetzt angeordnet, dass diese die Zwischenräume der vorherigen Vorspürnge der vorherigen Umfangsposition 19.1 abdecken. Somit ergibt sich für die ankommende Zellstoff-Platte eine in axialer Richtung durchgehende Vorsprünge 19.
Die Vorsprünge müssen dabei in ihrer Dimension oder Erstreckung so gewählt werden, dass die erzielbare erste Abmessung L1 der Schnitzel und/oder die zweite Abmessung L2 der Schnitzel 20 kleiner oder gleich der axialen Erstreckung V2 jedes Vorsprungs 19 ist. Anders ausgedrückt soll die axiale Erstreckung eines einzelnen Vorsprungs 19 in axialer Richtung größer oder gleich der ersten Abmessung L1 und/oder der zweiten Abmessung L2 der Schnitzel 20 gewählt sein. Weiter ist es von Vorteil, wenn die Vorsprünge 19 in ihrer radialen Erstreckung größer als der ersten Abmessung L1 und/oder der zweiten Abmessung L2 der Schnitzel 20 gewählt ist.
Figur 4 zeigt weiter eine einzelne Zellstoff-Platte 11 eines Ballen-Zellstoffs 10, wobei diese Zellstoff-Platten 11 zwei Grundflächen 11 A und vier Seitenflächen 11 B, 11 C aufweist. Üblicherweise ist der Flächeninhalt einer Grundfläche 11 A um ein mehrfaches größer als der Seitenflächen 11 B, 11 C. Ist eine Zellstoff-Platte von einer im wesentlichen quadratischen Grundflächenform so sind die Seitenflächen 11 B, 11 C im Wesentlichen gleich groß. Ist die Zellstoff-Platte 11 , wie dargestellt, eher von einer rechteckigen Grundform, so gibt es zwei lange Seitenflächen 11 B und zwei kurze Seitenflächen 11 C. Unabhängig von der Grundform sind die Zellstoff-Platten 11 übereinander auf ihren Grundflächen 11A zueinander gestapelt als ein Ballen 10. Der Ballen 10 kann in einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung der Grundfläche 11A auf ein Förderband 14 und/oder Vibrationsrinne 14.2 transportiert werden, so, dass die die in den mindestens einen Rotor 18 geförderten Zellstoff-Platten 11 in im Wesentlicher horizontalen Ausrichtung mit einer oder zwei Seitenflächen 11 B oder 11 C mit dem mindestens einen Rotor 18 bzw. den Vorsprüngen 19 in Wechselwirkung treten.
Dadurch ist es möglich aus den Zellstoff-Platten 11 die Schnitzel 20 durch die Vorsprünge 19 eher abzuschlagen, auszureißen, oder abzunagen anstatt abzuschneiden.
10 Ballen-Zellstoff
11 Zellstoff-Platte
11A Grundfläche
11 B lange Seitenfläche
11 C kurze Seitenfläche
12 Schacht
12.2 Mittel zur Aufteilung des Ballen-Zellstoffs in 1-50 Zellstoff-Platten
14 Förderband
14.2 Vibrationsrinne
15 Einzugswalze(n)
16 Schredder
18 Rotor
19 Vorsprünge
19.1 vorheriger Vorsprung
19.2 nachfolgender Vorsprung
20 Schnitzel
22 Reinigungsvorrichtung
24 Gebläse
26 Verunreinigungen
28 Zyklon-Luftabscheider-Vorrichtung
30 Sammelbehälter
32 Zerfaserungsvorrichtung
34 Luftlegeeinheit
36 Faserstoffbahn
38 Formiersieb
NA Flächennormale Grundfläche
NB Flächennormale lange Seitenfläche
NC Flächennormale kurze Seitenfläche
L1 erste Abmessung
L2 zweite Abmessung
R18 Rotationsachse des Rotors, axiale Richtung
V1 Erstreckung eines Vorsprungs in radialer Richtung des Rotors
V2 Erstreckung eines Vorsprungs in axialer Richtung des Rotors

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus Ballen-Zellstoff (10), welcher eine Vielzahl von übereinander gestapelten Zellstoff-Platten umfasst, umfassend die folgenden Schritte:
Zuführen des Ballen-Zellstoffs in einen Schredder, welcher wenigstens einen Rotor mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen (19) aufweist, um aus dem zugeführten Ballen-Zellstoff (10) Schnitzel (20) herzustellen;
Zuführen der Schnitzel zu einer Zerfaserungsvorrichtung (32), um die Schnitzel in einem trockenen Prozess zu zerfasern; und
Zuführen der Fasern in eine Luftlegeeinheit (34), um aus den Fasern eine trockengelegte Faserstoffbahn zu bilden; dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Rotor (18) des Schredders (16) mit einer Drehzahl betrieben wird, die so groß ist, dass die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge (19) mehr als 2 m/s, vorzugsweise mehr als 5 m/s, weiter bevorzugt mehr als 10 m/s beträgt, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff (10) dem Schredder zugeführt wird, über das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Rotor (18) des Schredders (16) mit einer Drehzahl betrieben wird, die so klein ist, dass die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge (19) weniger als 80 m/s, vorzugsweise weniger als 40 m/s, weiter bevorzugt weniger als 20 m/s beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen- Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, reduziert wird, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors (18) des Schredders einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass immer nur 1 -50, vorzugsweise 2-25, weiter bevorzugt 3-10, Zellstoff-Platten (11 ) des Ballenzellstoffs (10) dem Schredder gleichzeitig zugeführt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballen-Zellstoff in im Wesentlichen horizontaler Richtung dem Schredder zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Ballen-Zellstoffs zum Schredder zumindest teilweise über zwei angetriebene Einzugswalzen, die dem wenigstens einem Rotor des Schredders vorgelagert sind, erfolgt, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen beeinflussbar ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Ballen-Zellstoffs zum Schredder zumindest teilweise über ein angetriebenes Förderband (14) und/oder eine angetriebene Vibrationsrinne (14.2) erfolgt, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff (10) dem Schredder (16) zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne beeinflussbar ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen (15) reduziert wird, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors (18) des Schredders einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet, und dass die Antriebsleistung des Förderbandes (14) und/oder der Vibrationsrinne (14.2) reduziert wird, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors (18) des Schredders einen vorgegebenen zweiten Schwellwert überschreitet.
9. Vorrichtung zur Herstellung einer trockengelegten Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus Ballen-Zellstoff (10), welcher eine Vielzahl von übereinander gestapelten Zellstoff-Platten (11 ) umfasst, umfassend: einen Schredder (16) mit wenigstens einem Rotor (18), der eine Mehrzahl von Vorsprüngen (19) aufweist, wobei der Schredder ausgelegt ist, aus dem Ballen-Zellstoff (10) Schnitzel (20) herzustellen; eine Zerfaserungsvorrichtung (32), welche ausgelegt ist, die Schnitzel in einem trockenen Prozess zu zerfasern; und eine Luftlegeeinheit (34), die ausgebildet ist, aus den Fasern eine trockengelegte Faserstoffbahn zu bilden; dadurch gekennzeichnet, dass der Schredder (16) ferner umfasst: eine Antriebssteuerung für den wenigstens einen Rotor (18), welche ausgebildet ist, den Rotor mit einer Drehzahl zu betreiben, die so groß ist, dass die Geschwindigkeit der radial äußeren Spitzen der Vorsprünge (19) mehr als 2 m/s, vorzugsweise mehr als 5 m/s, weiter bevorzugt mehr als 10 m/s beträgt;
Sensormittel, welche ausgebildet sind, das Drehmoment des wenigstens einen Rotors zu bestimmen; und eine Kontrolleinheit, welche ausgebildet ist, die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, anhand des von den Sensormitteln bestimmten Drehmoments des Rotors zu kontrollieren.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner zwei angetriebene Einzugswalzen (15) umfasst, die dem wenigstens einem Rotor (18) des Schredders (16) vorgelagert sind, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen beeinflussbar ist.
11 . Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner ein angetriebenes Förderband (14) und/oder eine angetriebene Vibrationsrinne (14.2) umfasst, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Ballen-Zellstoff dem Schredder zugeführt wird, durch eine Anpassung der Antriebsleistung des Förderbandes oder der Vibrationsrinne beeinflussbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit ausgebildet ist, die Antriebsleistung der beiden Einzugswalzen (15) zu reduzieren, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet, und dass die Kontrolleinheit ferner ausgebildet ist, die Antriebsleistung des Förderbandes (14) und/oder der Vibrationsrinne (14.2) zu reduzieren, sobald das Drehmoment des wenigstens einen Rotors des Schredders einen vorgegebenen zweiten Schwellwert überschreitet, wobei der zweite Schwellwert vorzugsweise größer als der erste Schwellwert ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (19) des mindestens einen Rotors (18) eine maximale Erstreckung (V2) in axialer Richtung des Rotors (18) aufweisen, welche kleiner oder gleich einer ersten (L1 ) oder zweiten Abmessung (L2) der durch den Rotor (18) herzustellenden Schnitzel (20) ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (19) eine Erstreckung (V1 ) in radialer Richtung aufweisen, welche größer oder gleich einer ersten (L1 ) oder zweiten Abmessung (L2) der durch den Rotor (18) herzustellenden Schnitzel (20) ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (19), welche an der gleichen Umfangsposition des Rotors (18) angeordnet sind, in axialer Richtung einen Zwischenraum aufweisen und, dass der in Umfangsrichtung des Rotors nachfolgende Vorsprung (19.2) auf einen vorherigen Vorsprung (19.1) in axialer Richtung des Rotors (18) versetzt angeordnet ist, so, dass die Vorsprünge an der gleichen Umfangsposition eine unterbrochene Linie in axialer Richtung ausbilden.
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