DE1283084B - Method for producing spherical fiber agglomerations - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

D21fD21f

Deutsche KI.: 55 d-14/50German KI .: 55 d-14/50

Nummer. 1283 084 Number. 1283 084

Aktenzeichen: P 12 83 084.1-27 (C 34878) File number: P 12 83 084.1-27 (C 34878)

Anmeldetag: 15. Januar 1965Filing date: January 15, 1965

Auslegetag: 14. November 1968Opening day: November 14, 1968

ro OO (Nro OO (N

Bei der Herstellung von Suspensionen von Fasern in Flüssigkeiten, insbesondere von wäßrigen Anschlämmungen von Holzfasern, wie sie für die Herstellung von Papieren, Pappen u. dgl. verwendet werden, ist man bestrebt, jede Bildung von Faserzusammenballungen zu verhindern, damit das aus der Anschlämmung auf einem Sieb gebildete Vlies möglichst gleichmäßig ist. Es ist nicht schwierig, die Bildung von Faserzusammenballungen schon im Keim zu ersticken, indem man die Suspension in eine ausreichend intensive Turbulenz versetzt.In the production of suspensions of fibers in liquids, in particular of aqueous slurries of wood fibers, as they are used for the production of paper, cardboard and the like, endeavors are made to prevent any fiber agglomeration, so that this out of the slurry fleece formed on a sieve is as uniform as possible. It's not difficult education Nip fiber clumps in the bud by putting the suspension in a sufficient amount intense turbulence.

Das Ziel der Erfindung ist dagegen, in flüssigen Suspensionen von Fasern Faserzusammenballungen zu erzeugen, die eine im wesentlichen kugelige Form haben. Solche kugeligen Faserzusammenballungen sind u. a. hervorragend geeignet als Rohmaterial zur Herstellung anderer Produkte, beispielsweise zur Herstellung von Bauplatten, Formkörpern oder auch von Papier.The aim of the invention, however, is to agglomerate fibers in liquid suspensions of fibers to produce, which have a substantially spherical shape. Such spherical clusters of fibers are i.a. ideally suited as a raw material for the manufacture of other products, for example for Manufacture of building boards, moldings or paper.

Gemäß der Erfindung wird aus Fasern und einer ao Flüssigkeit eine Suspension mit einem geringen Feststoffgehalt, beispielsweise von 1 bis 5 %, erzeugt und diese Suspension so lange in eine schwache Turbulenz versetzt, bis sich die Fasern zu Kugeln zusammenballen. Man kann bei genügend langem Aufrechterhalten der Turbulenz aus dem größten Teil der Fasern der Suspension kugelige Zusammenballungen von im wesentlichen gleicher Größe erzeugen. Es können natürliche, regenerierte oder synthetische Fasern verwendet werden. Wenn man eine solche Suspension in einem glattwandigen Behälter mit einer Geschwindigkeit in Drehung versetzt, die durch Versuch leicht festgestellt werden kann und beispielsweise am Umfang des Behälters in der Größenordnung von 40 m/min liegen mag, so fügen sich infolge der dabei auftretenden Turbulenz geringer Geschwindigkeit mit der Zeit erst einige Fasern zu einer kleinen Faserzusammenballung aneinander, an die sich dann, während es sich infolge der Turbulenz dreht, nach und nach weitere Fasern anlegen, bis sich — gegebenenfalls am Laufe einiger Stunden — kugelige Faserzusammenballungen gebildet haben, die getrocknet eine Dichte von etwa 0,02 bis 1 haben können. Die kugelförmigen Faserzusammenballungen entsprechen in ihrer Größe bei im übrigen gleichen Bedingungen der Länge der Fasern und sind bei Verwendung von Fasern gleicher Art und Länge im wesentlichen gleich groß. Vorzugsweise kommen Fasern von etwa 0,2 bis 15 mm Länge in Betracht. Falls die Suspension zwei Arten von Fasern enthält, die sich durch wesentlich verschiedene Länge unterscheiden, so bilden sich nach genügend Verfahren zum Herstellen kugeliger
FaserzusammenballungenAccording to the invention, a suspension with a low solids content, for example from 1 to 5%, is produced from fibers and an ao liquid and this suspension is put into weak turbulence until the fibers agglomerate into spheres. If the turbulence is maintained for a sufficiently long time, spherical agglomerations of essentially the same size can be produced from most of the fibers of the suspension. Natural, regenerated or synthetic fibers can be used. If such a suspension is set in rotation in a smooth-walled container at a speed which can easily be determined by experiment and which, for example, may be in the order of 40 m / min on the circumference of the container, the resulting turbulence results in a low speed Over time, a few fibers clump together to form a small cluster of fibers, to which, as it rotates as a result of the turbulence, further fibers gradually attach until - possibly in the course of a few hours - spherical fiber clusters have formed which, when dried, become dense from about 0.02 to 1. The spherical fiber agglomerations correspond in size to the length of the fibers under otherwise identical conditions and are essentially of the same size when fibers of the same type and length are used. Fibers of about 0.2 to 15 mm in length are preferred. If the suspension contains two types of fibers which differ by substantially different lengths, spherical ones will form after sufficient manufacturing processes
Fiber clusters

Anmelder:Applicant:

Centre Technique de !'Industrie des Papiers,
Cartons et Celluloses,
Gieres, Isere (Frankreich)Center Technique de! 'Industry of Paper,
Cartons et Celluloses,
Gieres, Isere (France)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. W. CohauszDipl.-Ing. W. Cohausz

und Dipl.-Ing. W. Florack, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. W. Florack, patent attorneys,

4000 Düsseldorf, Schumannstr. 974000 Düsseldorf, Schumannstr. 97

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Guy Jacquelin, Grenoble, Isere (Frankreich)Guy Jacquelin, Grenoble, Isere (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 21. Januar 1964 (960 962)France of January 21, 1964 (960 962)

langer Durchführung des Verfahrens in der Regel zwei entsprechend verschieden große kugelige Faserzusammenballungen. Keinesfalls darf die Turbulenz so groß werden, daß die hierdurch erzeugten Querkräfte die Faserkugeln wieder auflösen.long implementation of the procedure usually two different sized spherical fiber agglomerations. Under no circumstances should the turbulence become so great that the transverse forces generated thereby dissolve the fiber balls again.

Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 593 583) Granulate, wie sie zur Herstellung von Folien benötigt werden, aus kolloidalem Tetrafluoräthylen dadurch herzustellen, daß man es in Wasser dispergiert und dann die Kräfte, mit denen sich die kolloidalen Teilchen voneinander abstoßen, dadurch überwindet, daß man die kolloidale Dispersion bei verhältnismäßig großer Feststoff konzentration (10 bis 20%) und vorzugsweise bei erhöhter Temperatur in große Turbulenz dadurch versetzt, daß man sie in einem mit Prallplatten versehenen Behälter mit großer Geschwindigkeit, z. B. 1000 U/min, rührt.It is known (US Pat. No. 2,593,583) granulates such as those required for the production of films be prepared from colloidal tetrafluoroethylene by dispersing it in water and then overcomes the forces with which the colloidal particles repel one another, in that the colloidal dispersion at a relatively high solids concentration (10 to 20%) and preferably at elevated temperature in great turbulence caused by the fact that they are in one with Flapper-equipped container at high speed, e.g. E.g. 1000 rpm, stirs.

Bei einer Dispersion von Fasern in Wasser sind die physikalischen und wirtschaftlichen Verhältnisse grundsätzlich anders als bei einer kolloidalen Dispersion von Tetrafluoräthylen in Wasser. Um in einer wäßrigen Faserdispersion Zusammenballungen von Fasern zu erhalten, bedarf es nicht der Überwindung von Abstoßungskräften; solche Zusammenballungen bilden sich vielmehr nur bei schwacher Turbulenz; eine zu große Turbulenz würde dagegen die Bildung von Faserzusammenballungen verhindern und zurIn the case of a dispersion of fibers in water, the physical and economic conditions are fundamentally different from a colloidal dispersion of tetrafluoroethylene in water. To be in a Aqueous fiber dispersion to obtain agglomerations of fibers does not need to be overcome of repulsive forces; Rather, such agglomerations only form in the event of weak turbulence; Too great a turbulence, on the other hand, would prevent the formation of fiber clumps and lead to the

809 637/990809 637/990

Zerstörung bereits gebildeter Faserzusammenballungen führen.Destruction of already formed fiber clusters.

Man kann die Fasersuspension in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Bindemittel versetzen, z. B. einem Mittel, das die Bildung von Faserzusammenballungen beschleunigt, oder einem Mittel, das die nachfolgende Weiterbearbeitung der von der Suspension abgetrennten Faserzusammenballungen begünstigt. Als zuzusetzendes Mittel kommen z. B. Harze, Kautschuk, polymerisierbare oder vernetzbare Verbindungen in Betracht, und zwar als Lösung oder Emulsion.In a further embodiment of the invention, the fiber suspension can be mixed with a binding agent, z. B. an agent that accelerates the formation of fiber clumps, or an agent, that is, the subsequent further processing of the fiber clusters separated from the suspension favored. As a means to be added z. B. resins, rubber, polymerizable or crosslinkable Compounds into consideration, namely as a solution or emulsion.

Die erzeugten kugeligen Faserzusammenballungen, deren Durchmesser in der Regel je nach der Art und Länge der Fasern weniger als 1 Millimeter bis mehrere Zentimeter beträgt, können z. B. benutzt werden zur Herstellung von Formkörpern und Platten. Zu diesem Zweck können die der Suspension entnommenen Faserzusammenballungen auf einem Sieb ausgebreitet und darauf zu einem festen Körper getrocknet werden. Dabei können ihnen Bindemittel, z. B. nicht auspolymerisierte Polymerisate oder auch Fasern der Suspension, die sich nicht zu Zasammenballungen vereinigt haben, zugesetzt werden. Die Aufschichtung der Faserzusammenballungen kann, insbesondere bei Zusatz entsprechender Bindemittel, einer erhöhten Temperatur und/oder einem Preßdruck ausgesetzt werden.The spherical fiber agglomerations produced, the diameter of which, as a rule, depend on the type and Length of the fibers is less than 1 millimeter to several centimeters, z. B. be used for the production of moldings and panels. For this purpose, they can be removed from the suspension Clumps of fibers spread out on a sieve and then dried into a solid body will. They can bind them, for. B. not fully polymerized polymers or fibers the suspension, which have not combined to form agglomerates, are added. The stacking the fiber agglomeration can, especially with the addition of appropriate binders, be exposed to an elevated temperature and / or a pressing pressure.

So erzeugte Platten oder Formkörper können in weitem Bereich verschieden sein, hinsichtlich Dichte, Festigkeit, Porosität, Wärme- und Schallisolierfähigkeit. Plates or moldings produced in this way can vary widely in terms of density, Strength, porosity, heat and sound insulation properties.

Man kann die hergestellten Faserzusammenballungen auch in der Weise verwenden, daß man aus ihnen durch Zusatz mit Wasser wieder einen Brei erzeugt, um daraus Papiere, Pappwaren u. dgl. herzustellen. Die Faserzusammenballungen haben hierfür den Vorteil, daß gleich große Zusammenballungen in der Regel aus Fasern bestehen, die im wesentlichen gleiche Art und Länge haben und keine Verunreinigungen enthalten, daß sie bequem gelagert, transportiert und aus Silos oder Bunkern unmittelbar dem Verbrauchsort zugeführt werden können.The fiber agglomerations produced can also be used in such a way that one can use them by adding water to produce a pulp again in order to produce paper, cardboard goods and the like. The fiber agglomerations have the advantage that the same size agglomerations in the Usually consist of fibers that are essentially of the same type and length and do not contain any impurities contain that they are conveniently stored, transported and immediately demolished from silos or bunkers Consumption location can be supplied.

Ein großer Teil des erfinderischen Verfahrens liegt in dem Umstand begründet, daß die kugeligen Faserzusammenballungen sich schneller und mit viel geringerem Aufwand trocknen lassen als ein Faserstoffvlies gleichen Volumens. Es ist ohne großen Trocknungsaufwand möglich, beliebig dicke Faserstoffplatten aus solchen kugeligen Faserstoffzusammenballungen herzustellen, da der einzige Trocknungsvorgang an ihnen erfolgt, bevor sie zur Platte zusammengebracht sind, während die Trocknung einer aus losen, nassen Fasern gebildeten Platte nur bis zu sehr geringen Dicken, und zwar nur mit erheblichem Aufwandmöglich ist.A large part of the inventive method resides in the fact that the spherical fiber agglomerations can be dried faster and with much less effort than a fiber fleece same volume. Fiber boards of any thickness are possible without great drying effort to produce from such spherical fiber agglomerations, as the only drying process takes place on them before they are brought together to form the plate, while the drying of a loose, wet fiber formed plate only up to very small thicknesses, and only possible with considerable effort is.

Als Vorrichtung zur Herstellung der Faserzusammenballungen aus der Fasersuspension eignen sich Behälter, deren glatte Innenwände so geformt sind, daß sich keine unerwünschten stärkeren Turbulenzen ergeben. Grundsätzlich können sowohl feststehende Behälter mit Rührvorrichtungen als auch drehbare Behälter verwendet werden. Die erwünschte Turbulenz kann beispielsweise auch durch Einführen eines Gases erzeugt werden.As a device for producing the fiber agglomerations from the fiber suspension are suitable Containers whose smooth inner walls are shaped in such a way that there are no undesirable strong turbulences result. In principle, both stationary containers with stirring devices and rotatable ones can be used Containers are used. The desired turbulence can also be achieved, for example, by introducing a Gas can be generated.

Die Zeichnung zeigt Vorrichtungen zur Durchführung des erfinderischen Verfahrens.The drawing shows devices for carrying out the inventive method.

F i g. 1 bis 3 zeigen schematisch drei verschiedene Vorrichtungen zur diskontinuierlichen Ausübung des Verfahrens;F i g. 1 to 3 schematically show three different devices for the discontinuous exercise of the Procedure;

F i g. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausüben des Verfahrens.
In F i g. 1 besteht der Behälter aus einem allseitig geschlossenen waagerecht liegenden Zylinder 1 mit glatten Innenwänden. Er ist bis zur Hälfte mit einer wäßrigen Fasersuspension von etwa 0,5 bis 5 % Feststoffgehalt gefüllt; die Ebene 2 zeigt die OberflächeF i g. 4 shows schematically an apparatus for continuously practicing the method.
In Fig. 1, the container consists of a horizontally lying cylinder 1 that is closed on all sides and has smooth inner walls. It is half filled with an aqueous fiber suspension with a solids content of about 0.5 to 5%; level 2 shows the surface

ίο der Suspension. Der Behälter 1 wird um seine waagerechte Achse langsam gedreht.ίο the suspension. The container 1 is about its horizontal Axis turned slowly.

Die Anordnung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 nur dadurch, daß die Achse des Zylinders 1, um die er gedreht wird, in einem Winkel von 45° zur Waagerechten steht. Die Oberfläche! der eingefüllten Suspension bildet daher eine elliptische Fläche.The arrangement according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 only in that the axis of the Cylinder 1, around which it is rotated, is at an angle of 45 ° to the horizontal. The surface! the filled suspension therefore forms an elliptical surface.

In F i g. 3 steht die Achse des zylindrischen Behälters 1 senkrecht. Er ist bis zur Ebene 2 mit der Suspension gefüllt. In dem Behälter 1 befindet sich eine um die Achse des feststehenden Behälters drehbare Schnecke 3. Es ist aber auch möglich, die Schnecke 3 feststehend zu machen und den Behälter 1 um seine Achse zu drehen oder Behälter und Schnecke relativ zueinander zu drehen. Statt einer Schnecke 3 kann im Behälter 1 auch eine andere Art von Rührwerk vorgesehen sein. Die Anordnung ist aber stets derart, daß in der Suspension eine Turbulenz erzeugt wird, die so gering ist, daß sie das Aneinanderlagern von Fasern bewirkt, und daß verhindert wird, daß Turbulenzen solcher Größe entstehen, die solche Aneinanderlagerungen auflösen.In Fig. 3, the axis of the cylindrical container 1 is vertical. He's up to level 2 with the Suspension filled. In the container 1 there is a rotatable about the axis of the stationary container Screw 3. But it is also possible to make the screw 3 stationary and the container 1 to rotate about its axis or to rotate container and screw relative to each other. Instead of one A different type of agitator can also be provided in the container 1 by the screw 3. The arrangement is but always in such a way that a turbulence is generated in the suspension which is so slight that it causes it to stick together caused by fibers, and that turbulence of such magnitude is prevented that dissolve such accumulations.

Bei der Anordnung der F i g. 4 ist in einem waagerecht liegenden zylindrischen Behälter 1, der am einen Ende 5 einen zentralen Einlaß 7 und am anderen Ende 6 einen zentralen Auslaß 8 besitzt, ein Rührwerk 4 angeordnet. Bei dieser Anordnung kann entweder der Behälter 1 zusammen mit dem Rührwerk 4 um die gemeinsame Achse gedreht werden oder Behalter 1 und Rührwerk 4 können relativ zueinander um diese Achse gedreht werden, sei es, daß nur der Behälter 1 oder nur das Rührwerk 4 oder beide gedreht werden. Während bei den Anordnungen nach Fig. 1 bis 3 der Behälter geöffnet werden muß, damit er gefüllt und entleert werden kann, und während der Herstellung der Faserzusammenballungen geschlossen ist, so daß diese Herstellung diskontinuierlich erfolgt, kann sie bei der Anordnung nach F i g. 4 kontinuierlich erfolgen, da ständig frische Suspension vom Einlaß 7 in den Behälter eingelassen werden kann und ständig die hergestellten kugeligen Faserzusammenballungen sowie verbrauchte Suspension aus dem Auslaß 8 in einen Ablauf 9 abgelassen werden kann. Die Faserzusammenballungen können anschließend laufend von der verbrauchten Suspension abgesiebt und getrocknet werden.In the arrangement of FIGS. 4 is in a horizontally lying cylindrical container 1, which is on one End 5 has a central inlet 7 and at the other end 6 has a central outlet 8, an agitator 4 arranged. With this arrangement, either the container 1 together with the agitator 4 can be rotated about the common axis or container 1 and agitator 4 can be relative to each other be rotated about this axis, be it that only the container 1 or only the agitator 4 or both rotated will. While in the arrangements of FIGS. 1 to 3, the container must be opened so that it can be filled and emptied and closed during the manufacture of the fiber clusters is, so that this production takes place discontinuously, it can with the arrangement according to FIG. 4 continuously take place, since fresh suspensions are continuously admitted from inlet 7 into the container can and constantly the produced spherical fiber agglomerations as well as used suspension can be drained from the outlet 8 into a drain 9. The fiber agglomerations can then continuously screened from the used suspension and dried.

Beispiel 1example 1

Aus gebleichten kurzen Buchenfasern und Wasser wurde eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von 3% hergestellt und in einem Behälter (Fig. 2) aus Polyvinylchlorid eingefüllt, dessen Achse um 45° geneigt ist, und dessen Höhe ungefähr ebenso groß wie sein Durchmesser ist. Der Behälter wird um seine Achse mit einer Umfangsgeschwindigkeit der zylindrischen Wandung von 40 m/min gedreht. Nach ungefähr 5 Stunden Behandlung hat sich fast die ganze Fasermenge der Suspension zu kleinen KugelnBleached short beech fibers and water became a suspension with a solids content of 3% made and in a container (Fig. 2) Filled polyvinyl chloride, the axis of which is inclined by 45 °, and its height about as large as its diameter is. The container is about its axis with a peripheral speed of the cylindrical Wall rotated at 40 m / min. After about 5 hours of treatment, almost the whole thing has gone Amount of fiber in the suspension to form small spheres

von im wesentlichen gleichen Durchmessern umge- Suspension verblieben zum größten Teil in der Suswandelt, pension.of essentially the same diameter around the suspension remained for the most part in the Suswandelt, pension.

Beispiel 2Example 2

Harzhaltige Fasern etwas größerer Länge als im Beispiel 1 wurden wie im Beispiel 1 behandelt. Es ergaben sich Faserzusammenballungen von etwa 3 mm Durchmesser.Resin-containing fibers of somewhat greater length than in Example 1 were treated as in Example 1. It fiber agglomerations of about 3 mm in diameter resulted.

Beispiel 3Example 3

^r ίο ^r ίο

Eine wäßrige Suspension von Rottannenfasern mit einem Feststoffgehalt von 1,5% wurden in der Vorrichtung nach Fig. 1 behandelt. Die Umfangsgeschwindigkeit des Behälters betrug 30 m/min. Nach mehrstündiger Behandlung ergaben sich Faserzusammenballungen mit etwa 5 mm Durchmesser.An aqueous suspension of red fir fibers with a solids content of 1.5% were in the device treated according to Fig. 1. The peripheral speed of the container was 30 m / min. To Several hours of treatment resulted in fiber agglomerations with a diameter of about 5 mm.

Beispiel 4Example 4

Eine wäßrige Suspension von Strohfasern mit einem Feststoffgehalt von 3 % wurde in der Vorrich- ao tung nach F i g. 3 behandelt. Nach 6 Stunden enthielt die Suspension etwa zu 80% Faserzusammenballungen in Form kleiner Kugeln verschiedener Größe; der Durchmesser schwankte zwischen 0,5 und 2 mm. Die größeren Kugeln bestanden im wesentlichen aus ent- as sprechend längeren Fasern, die kleineren aus entsprechend kürzeren Fasern. Die nichtfasrigen Anteile derAn aqueous suspension of straw fibers with a solids content of 3% was in the Vorrich- ao according to Fig. 3 treated. After 6 hours the suspension contained approximately 80% fiber agglomerations in the form of small balls of various sizes; the diameter varied between 0.5 and 2 mm. the larger spheres essentially consisted of ent-as Speaking longer fibers, the smaller ones from correspondingly shorter fibers. The non-fibrous parts of the

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen kugeliger Faserzusammenballungen, wobei der Durchmesser der einzelnen Zusammenballung etwa einen Millimeter bis mehrere Zentimeter beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß aus Fasern und Flüssigkeit eine Suspension mit einem geringen Feststoffgehalt, beispielsweise von 1 bis 5% erzeugt und diese Suspension so lange in eine schwache Turbulenz versetzt wird, bis sich die Fasern zu Kugeln zusammenballen.1. A method for producing spherical fiber agglomerations, wherein the diameter of the individual agglomeration is about one millimeter to several centimeters, thereby characterized in that from fibers and liquid a suspension with a low solids content, for example from 1 to 5% generated and this suspension so long in a weak Turbulence is added until the fibers agglomerate into spheres. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mit einem Bindemittel versetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the suspension with a Binder is added. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Suspension abgetrennten kugeligen Faserzusammenballungen — gegebenenfalls unter Zusatz von Bindemitteln und freien von der Suspension abgetrennten Fasern — zu einem zusammenhängenden Körper getrocknet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the separated from the suspension spherical fiber agglomerations - if necessary with the addition of binders and free fibers separated from the suspension - into a coherent body to be dried. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 593 583.Considered publications:
U.S. Patent No. 2,593,583. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 637/990 11.68 Q Bundesdruckerei Berlin809 637/990 11.68 Q Bundesdruckerei Berlin