DE3024477C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Herstellung von Halbstoff aus lignozellulosehaltigem Aus­ gangsgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE 19 340) sind beidseits eines Schleifsteins Kästen angeordnet, in denen das zu schleifende Holz durch hydraulische Pressen an den Schleif­ stein angedrückt wird. Der Vorgang erfolgt unter atmosphäri­ schem Druck.

Es sind auch Versuche bekannt, (Druckschleifen - ein neues Verfahren zur Erzeugung von mechanischem Holzstoff, Wochen­ blatt für Papierfabrikation 1978, S. 723-730) die zu schleifenden Holzstücke an die zylindrische Mantelfläche eines in einem abgedichteten Gehäuse umlaufenden Schleifsteins anzupressen und in dem Gehäuse einen Überdruck von 1 Bar durch Einpressen von Druckluft aufzubauen. Es hat sich gezeigt, daß der auf diese Weise gestellte Druckschliff im Vergleich zum konventionellen Holzschliff überlegene Eigenschaften aufweist. Zum Beschicken mit Holz muß der Druck abgebaut und das Gehäuse geöffnet werden. Anstelle na­ türlicher Schleifsteine sind auch solche bekannt, bei denen die Schleiffläche aus in einem Bindemittel eingebetteten scharfen Körnern aus keramischen Werkstoff besteht. Dabei entsteht ein kurzfaseriger Halbstoff mit schlechten Festig­ keitseigenschaften. Von Zeit zu Zeit muß die Schleiffläche auch aufgerauht werden.

Um auch die mit der keramischen Schleiffläche zusammenhän­ genden Nachteile zu beheben, ist es auch bekannt, (US 40 17 356) die Stirnseite einer Schleifscheibe aus Stahl mit sich radial erstreckenden, durchlaufenden oder unterbrochenen und gegeneinander versetzten Vorsprüngen zu versehen. Dabei sind mehrere Fächer zur Aufnahme der Holzstücke auf der einen Stirnfläche der Schleifscheibe in Abständen angeordnet. Auch die Fasern der Holzstücke liegen radial, so daß sich in Ver­ bindung mit einer derartigen Schleifscheibe ein Holzschliff mit sehr guten Eigenschaften insbesondere hinsichtlich der Faserlänge und damit der Festigkeit des Holzschliffes ergibt. Das Schleifen selbst erfolgt unter atmosphärischem Druck, die Schleifscheibe selbst liegt horizontal und wird von einer vertikalen Achse angetrieben. Die Beschickung der Fächer erfolgt durch eine feststehende in der Mitte der Schleifscheibe angeordnete Fördervorrichtung. Von einer der­ artigen Vorrichtung geht die Erfindung aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ge­ schilderte Vorrichtung so auszubilden, daß die Güte des Er­ zeugnisses verbessert und die Leistungsfähigkeit durch eine entsprechende Gestaltung der Beschickung der Fächer mit den Holzstücken gesteigert wird.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäße durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, das Gehäuse unter Überdruck zu setzen, wird es einerseits ermöglicht, daß bei verhältnismäßig ge­ ringem Energiebedarf ein Holzschliff von hoher Güte herge­ stellt wird. Ferner wird durch die Beschickung der Fächer mit den Holzstücken über die unter Druck setzbaren Schächte die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verbessert, da der Schleifvorgang ohne Betriebsunterbrechung erfolgen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen waagerechten Schnitt durch die Vorrichtung,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch zwei einander gegen­ überliegende Fächer und Schächte der Vorrichtung,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Vorrichtung, in axialer in der Fig. 1 durch III-III angegebenen Richtung ge­ sehen, und

Fig. 4 und 5 zwei alternative Ausgestaltungen der Schleifflächen der Schleifscheibe.

Eine lotrecht angeordnete Schleifscheibe 1 sitzt auf einer waagerechten Welle 2, die in Lagern 3 drehbar ist. Diese Lager können auch in beiden Richtungen wirkende axiale Kräfte auf­ nehmen. Die Welle wird von einem Motor 4 angetrieben. Die Schleif­ scheibe hat auf beiden ebenen Seiten eine Schleiffläche. Die Schleiffläche ist gemustert und aus Stahl, Gußeisen, Hartmetall oder anderem Werkstoff mit guter Verschleißfestigkeit gefertigt. Das Muster besteht aus kammartigen langen Vorsprüngen, (Fig. 4) oder kurzen, hintereinander angeordneten, gleichhohen Vorsprüngen, (Fig. 5) mit scharfen Längskanten, die den wesentlichen Teil der Bearbeitung der Holzstücke und des Lösens der Fasern von ihnen ausführen. Diese Kanten der Kämme oder Vorsprünge sind im wesent­ lichen so gerichtet, daß sie radial vom Mittelpunkt der Schleifscheibe ausgehen. Da sie also in derselben Richtung wie die Fasern orientiert sind, wird ein Abschneiden der Fasern vermieden; viel­ mehr werden sie mit der Faserlänge im wesentlichen unbeschädigt losgelöst. Dies ergibt einen Zellstoff mit guten Festigkeitseigen­ schaften.

Die Schleifscheibe ist von einem Gehäuse 5 umschlossen, das einen Dampfeinlaß 6, vier Wasserzuführungen 7 und unten eine an einen Drucktank 9 angeschlossene Öffnung 8 aufweist. In dem Gehäuse sind ferner Öffnungen für vier Fächer 10 vor­ gesehen, von denen je zwei beidseitig der Schleifscheibe einander gegenüber liegen. An die äußere Stirnwand jedes Fachs ist ein Druckzylinder 11 mit einem mit einer Preßplatte 13 in dem Fach verbundenen Druckkolben 12 angeschlossen.

Oben in jedem Fach 10 ist eine Öffnung zu einem Schacht 14 vorhanden. Diese Öffnung kann durch einen Schieber 15 mit Hilfe eines Betätigungszylinders 16 verschlossen werden. Der Schacht 14 kann auch oben mittels eines gleichartigen Schiebers 17 mit einem Be­ tätigungszylinder 18 verschlossen werden. Ferner ist der Schacht mit einem Dampfeinlaß 19 und mit einem Dampf- und Luft­ auslaß 20 ausgerüstet.

Wenn mit dem Schleifen begonnen werden soll, wird die Welle 2 mit Hilfe des Motors 4 in Umdrehung versetzt. Frischdampf wird durch den Dampfeinlaß 6 eingelassen und erwärmt die Schleif­ vorrichtung. Danach wird ein Auslaßventil 21 im Boden des Drucktanks 9 geschlossen und die Schleifvorrichtung unter Dampf­ druck gesetzt. Die Schächte 14 werden mit Holzstücken gefüllt, und danach werden die Schieber 17 geschlossen. Die Luft in den Schächten wird über die Dampf- und Luftauslässe 20 von dem durch die Dampfeinlässe 19 zugeführten Dampf ausgetrieben. Danach werden die Auslässe 20 geschlossen und die Schächte unter Dampfdruck gesetzt. Die Schieber 15 werden geöffnet, und die Holzstücke fallen in die Fächer 10 hinab. Die Schieber 15 werden geschlossen, und durch die Wasserzuführungen 7 wird Warmwasser auf die Schleifflächen gespritzt. Das Schleifen wird nun durch Ansetzen der Preßplatten 13 gegen das Holz mit Hilfe der Druckkolben 12 begonnen. Der hergestellte Holzschliffbrei, der aus einem Gemisch von Holzfasern und Wasser besteht, sammelt sich unten in dem Gehäuse 5 und fällt von dort in den Drucktank 9 hinab. Das Auslaßventil 21 wird geöffnet und der Brei aus­ geblasen. Die Ventilöffnung wird so geregelt, daß der Brei­ pegel in dem Drucktank im wesentlichen gleichbleibend gehalten wird.

Vor dem Auslaßventil 21 ist zweckmäßig ein Zer­ faserer 22 eingesetzt, der z. B. aus mit einer Welle umlaufenden Messern besteht, die etwaige mitfolgende größere Holzspäne in kleinere Teilchen zerschlägt, um eine Verstopfung von Rohr­ leitungen, Ventilen u. dgl. zu verhindern.

Nach dem Ausblasen wird der Faserbrei in einem Bottich gesammelt, in dem es mit Rückwasser zu geeigneter Konzentration für Naßsieben, Wirbelsichtung, Verdickung usw. und weitere Veredelung zu Papier, Karton u. ä. verdünnt wird.

Während des Schleifvorgangs werden die Schächte 14 durch die Auslässe 20 von Dampf befreit. Die Schieber 17 werden ge­ öffnet und neues Holz eingefüllt. Danach werden die Schieber 17 geschlossen, die Schächte entlüftet und in der vorbe­ schriebenen Weise wieder unter Dampfdruck gesetzt.

Wenn alles Holz in einem Fach geschliffen und aus ihm als Faserbrei verschwunden ist, wird die Preßplatte zurückge­ zogen und der Schieber 15 geöffnet, wonach das neu in den Schacht 14 eingeführte Holz in das Fach hinabfällt. Die Preßarbeits­ vorgänge in den einzelnen Fächern sind zeitlich zueinander der­ art verschoben, daß jeweils nur eine Preßplatte entlastet ist. Hierdurch wird die Verringerung der Belastung des Motors auf nur 25% begrenzt.

Der Feinheitsgrad des erhaltenen Zellstoffs wird durch den Preßdruck auf die Druckkolben geregelt. Mit höherem Preß­ druck wird Holzschliff gröber und zugleich steigt die Produktion.

Bei Betrieb mit allen vier Preßplatten mit demselben Preßdruck angesetzt wird die Schleifscheibe in axialer Richtung ausbalanciert. Dann treten keine auf die Scheibe wirkende Biegekräfte auf und auch keine axial auf die Lager wirkende Belastung. Nur bei Nachfüllung in einem Fach werden die Scheibe und die Lager mit 25% der gesamten Preßkraft belastet.

Die Fig. 4 zeigt einen Teil der Endfläche der Schleif­ scheibe von oben gesehen und in Querschnitt längs der Linie IV-IV. Diese Schleiffläche kann in einem Stück ausgeführt sein, wird zweckmäßig aber aus einer Anzahl gesonderter, austausch­ baren Plattensektionen aus Stahl, Gußeisen, einer harten Metallegierung, einem Hartmetall oder anderem verschleißfesten Werkstoff aufgebaut. Bei der in der Figur gezeigten Ausführung besteht das Muster im wesentlichen aus radial gerichteten, aus der Oberfläche vorspringenden Kämmen, die zwischen sich Rinnen bilden. Die Höhe der Kämme über der Oberfläche beträgt minde­ stens 1-2 mm und am besten 3-6 mm. Die Bearbeitung des Holzguts wird von den Kämmen durchgeführt, insbesondere von den in der Umlaufrichtung voreilenden Kammkanten, während das gebildete Schleiferzeugnis, d. h. das Faser-Wassergemisch, von der Flieh­ kraft durch die Rinnen nach außen gefördert wird und sich in dem Gehäuse 5 sammelt.

Die Fig. 5 veranschaulicht eine alternative Ausführung des Musters mit entlang den Halbmessern hintereinander auf der Schleiffläche vorgesehenen kurzen Vorsprüngen.

Wenn die voreilenden Kamm- oder Vorsprungskanten nach einiger Zeit im Betrieb durch Verschleiß abgerundet worden sind, kann man die Umlaufrichtung umkehren, derart, daß nun die andere Kante die voreilande wird. Durch Abnutzung der oberen Kammfläche erhält man dann eine Umschärfung der vorher voreilen­ den Kante und wechselt nach einiger Zeit wiederum die Umlauf­ richtung. Die Wände der Fächer sind in unmittelbarer Nähe der Schleiffläche mit stellbaren Schabern versehen, oder es kann das ganze Fach derart verschiebbar sein, daß, wenn die Kämme oder Vorsprünge abgenutzt werden, nur ein kleiner Abstand zwischen deren Kanten und der Schleiffläche beibehalten wird.

Die Leistungsfähigkeit der Schleifvorrichtung wird, wie bereits erwähnt, von dem Feinheitsgrad der herzustellenden Pulpe beeinflußt, und dieser wird mit Hilfe des Preßdrucks auf einen angestrebten Wert eingestellt. Sie hängt auch vom Durch­ messer der Schleifscheibe und deren Umlaufgeschwindigkeit ab. Letztere kann erheblich größer sein als bei herkömmlichen Schleif­ werken.

Die am Mittelteil der Schleifscheibe zugeführte Flüssig­ keit kann, wie schon erwähnt, Wasser sein. Das Wasser muß warm sein, etwa eine Temperatur von 40-90°C haben. Zweckmäßig wird hierzu Rückwasser aus vorhergehender Behandlung benutzt. Durch die während des Schleifverlaufs entwickelte Reibungswärme und gegebenenfalls zugesetzten Dampf steigt die Temperatur des Wassers und des Holzschliffs schnell auf die Temperatur, die dem Sättigungszustand des Dampfes bei dem im Gehäuse eingestellten Überdruck entspricht. Zweckmäßig ist ein Druck von 150-260 kPa absolut, was einer Temperatur von etwa 100-130°C entspricht. Zur Herstellung von sog. Braunschliff arbeitet man mit erheblich höheren Drücken, 500 kPa und mehr. Etwaiger Überschußdampf wird durch einen Auslaß 23 entweichen gelassen, wobei dieser Auslaß durch ein Ventil 24 so geregelt wird, daß der Druck gleich bleibt. Bei dieser Temperatur wird das Lignin zwischen den Holz­ fasern erweicht, was zur Folge hat, daß die Fasern unbeschädigt und mit geringem Energieverbrauch freigelegt werden. Man kann dem Wasser auch Chemikalien zusetzen, um das pH des Holzschliffs zu überwachen, dessen Helligkeit zu verbessern oder die Frei­ legung der Fasern durch chemische Beeinflussung des Lignins zu erleichtern.

Die vorbeschriebene Ausführungsform der Vorrichtung läßt sich in mannigfacher Weise abwandeln. So lassen sich zwei oder mehr oder auch nur ein Schleifbereich in veschiedenartiger Weise auf einer oder beiden Endflächen der Schleifscheibe an­ ordnen. Die Zuführung von Holz zu den Schleifflächen kann in verschiedener Weise erfolgen. Die Festhalte- und Preßglieder können eine andere Bauart aufweisen, z. B. Ketten oder Schrauben sein. Der Druck im Gehäuse kann mit Hilfe eines anderen Druck­ mittels als Wasserdampf, beispielsweise mit Luft oder einem inerten Gas aufrechterhalten werden. Die Schleiffläche kann z. B. aus in ein Bindemittel eingebetteten keramischen Körnern auf­ gebaut sein. Die Ausspeisung des Schliffs aus dem Druckgehäuse kann ebenfalls auf verschiedenartige Weise durchgeführt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur mechanischen Herstellung von Halb­ stoff aus lignozellulosehaltigem Ausgangsgut, mit einer in einem feststehenden Gehäuse umlaufenden Schleifscheibe, de­ ren zentrale Welle senkrecht zu den beiden die Schleifflä­ chen bildenden Stirnflächen der Schleifscheibe verläuft, mit Fächern zur Aufnahme des Ausgangsgutes, die mit dem Gehäuse im Bereich einer oder beider Stirnflächen verbunden sind und eine Vorrichtung zum Anpressen des Ausgangsgutes an die Schleifflächen aufweisen, wobei die Fächer das Ausgangsgut derart aufnehmen, daß dessen Fasern im wesentlichen in Rich­ tung der Schleifflächenebene zum Zentrum der Schleifscheibe gerichtet liegen und mit Zuführleitungen für eventuell Chemikalien enthaltendes Wasser zum inneren Abschnitt der Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Gehäuse (5) unter Überdruck steht und daß zur Beschickung der Fächer (10) mit diesem verbindbare und unter Druck setzbare Schächte (14) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druck im Gehäuse (5) 100 bis 400, vorzugsweise 150 bis 250 kPa beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Gehäuse (5) mit Hilfe eines gasförmigen Mediums in Form von Wasserdampf oder Luft oder inertem Gas aufrechterhalten wird.