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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Faserplattenabfällen. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Aufbereitung von Faserplattenabfällen im-Trockenoder Nassverfahren ohne Refineraggregate.
Bei der Herstellung von Faserplatten mit thermo-mechanischem Aufschluss, nach dem Nass- oder Trockenverfahren, fallen während der Herstellung, der Qualitätskontrolle sowie bei der Endfertigung (z. B. bei der Zuschnittsäge) erhebliche Mengen an Abfällen an.
Diese Abfälle werden vorwiegend als Brennstoff zur thermischen bzw. elektrischen Energiegewinnung eingesetzt. Fallweise werden die Faserplattenabfälle auch, je nach Anlage und Qualitätsklasse der hergestellten Faserplatten, nach entsprechender Zerkleinerung mit den Hackschnitzeln für die Produktion vermischt, aufgeschlossen und dem Produkt wieder zugeführt. Diese Beimischung erlaubt jedoch nur die Herstellung von minderwertigeren Faserplatten.
Bei der Zumischung von Faserplattenabfällen zu den Hackschnitzeln für die Faserplattenproduktion nach dem Stand der Technik werden die Abfälle gemeinsam mit den Holz-Hackschnitzeln in einem Druckzerfaserer erst thermisch behandelt und anschliessend in einem Refiner, mit hohem elektrischen Energieaufwand, zwischen Mahlscheiben aufgeschlossen. Da die Faserplattenabfälle keine Faserorientierung haben, werden sie bei diesem Prozess grösstenteils zu Schlamm, 0-Fasern bzw. nur zu Füllmaterial bei der späteren Faserplattenherstellung zerkleinert. Weiters wird durch den dadurch entstehenden hohen Schlammanteil der Prozess-Wasserkreislauf stark belastet.
Durch diese höhere Trockensubstanz-Wasserkreislaufbelastung wird auch der Entwässerungseffekt auf der Langsiebmaschine negativ beeinflusst, die Langsiebmaschinengeschwindigkeit muss unter Umständen dadurch reduziert werden, was in weiterer Folge zu Kapazitätseinbussen führen kann. Der erhöhte Schlamm- bzw.
O-Faseranteil in der Faserplatte kann auch zu erheblichen qualitativen Beeinträchtigungen bei der Faserplattenqualität, im besonderen bei der Biegefestigkeit, der Wasseraufnahme sowie der Dickenquellung, führen. Bedingt durch diese Auswirkungen werden Faserplattenabfälle in der Regel nicht im Produktionsprozess eingesetzt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Faserplattenabfälle so aufzubereiten, dass zu Naturholz annähernd gleichwertige Fasern entstehen und so wieder anteilig dem Produktionsprozess beigemischt werden können. Weiters sollen negative Beeinträchti-
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gungen bei der Herstellung von Faserplatten vermieden sowie die Qualität des Endprodukts verbessert werden. Die für die Zerfaserung der Faserplattenabfälle erforderliche elektrische Energie soll auf ein Minimum reduziert und gleichzeitig soll entsprechend wertvolles Rohmaterial (Hackgut) eingespart werden.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Zerfaserung der zerkleinerten Faserplattenabfälle nach einer Wärmebehandlung in einem flüssigen Medium und anschliessender Druckbehandlung durch Dampfexpansion erfolgt. Durch die bei einer solchen Dampfexpansion erzielte Druckdifferenz werden die Abfälle schonend in Einzelfasern zerlegt. Elektrische Energie ist für die Zerfaserung nicht erforderlich. Die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Fasern weisen im Mikroskop eine sehr gleichmässige Struktur - ähnlich wie aus Holz hergestellte Fasern - auf, haben jedoch keine so stark ausgebildeten fibrillierten Faserenden. Die Oberfläche der nach wie vor vorhandenen Faserbündel ist wesentlich glatter, wie bei reinen Holzfasern. Die Mattenstärke nach der Langsiebmaschine ist etwa dünner als bei einer reinen Holzfasermatte.
Vorzugsweise dauert die Wärmebehandlung der Faserplattenabfälle in einem flüssigen Medium 10 bis 120 Minuten. Dabei kann als flüssiges Medium Wasser, organische Lösungsmittel mit entsprechendem Siedepunkt oder wässerige Lösungen von organischen Lösungsmitteln verwendet werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Temperatur des flüssigen Mediums während der Wärmebehandlung drucklos zwischen 50 und 95 C.
Günstig ist, wenn zur Wärmebehandlung der Faserplattenabfälle das bei der Faserplattenherstellung anfallende Prozesswasser verwendet wird. Dadurch kann einerseits der Energieverbrauch auf einem Minimum gehalten werden, da das Prozesswasser bereits mit erhöhter Temperatur vorliegt, andererseits wird auch der Wasserverbrauch verringert.
Weiters ist vorzuziehen, wenn die an die Wärmebehandlung anschliessende Druckbehandlung bei Drücken von 5 bis 20 bar Sattdampf erfolgt. Erfahrungsgemäss wird bei einer Expansion von derartigen Drücken auf den Normaldruck den an die aufgeschlossenen Fasern gestellten Qualitätsanforderungen am besten entsprochen.
Schliesslich können die aufgeschlossenen Fasern vor Zumischung
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in den Produktionsstrom mit Prozesswasser verdünnt bzw. vor Zumischung in den Produktionsstrom getrocknet werden.
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, wobei eine Koch-Transportschnecke (2) über mechanische Fördereinrichtungen (5) und gegebenenfalls einem Zwischensilo (6) sowie über eine konisch sich verjüngende Transportschnecke (7) mit perforiertem Schneckenrohr mit einem Dämpfbehälter (8) mit Rührwerk (9) zum Transport von zerkleinerten Faserplattenabfällen leitungsmässig verbunden ist, wobei der Dämpfbehälter (8) weiters eine vorzugsweise verstellbare Expansionsdüse (11) aufweist.
Dabei ist vorzugsweise anschliessend an den Dämpfbehälter (8) eine Rohrleitung (12) zu einem Hoch-Konsistenzentstipperaggregat (13) zur Egalisierung und zum Auflösen von zu grossen Faserbündeln vorgesehen.
Beschreibung des Verfahrens :
Die bei der Herstellung von Faserplatten in der Faserplattenanlage anfallenden Faserplattenabfälle, aus den Bereichen der Qualitätsprüfung, Bruck- und Ausschussplatten, Abfälle von Zuschnittsägen sowie Rücklieferungen von Verarbeitern, werden in geeigneten Hackmaschinen oder Shredder zu einem gleichmässigen Granulat zerkleinert und von anhaftendem Staub getrennt. Vorzugsweise werden für diesen Vorgang Trommelhacker und Schwingsiebe verwendet. Das dadurch erhaltene Granulat soll vorzugsweise ein Format von üblichen Holz-Hackschnitzeln haben. Es ist jedoch auch möglich, je nach Art des Abfalls, kleinere und grössere Abfälle zu verarbeiten. Die Abfälle sollen jedoch nicht grösser sein als etwa 50 x 100 mm, um Probleme bei Förderung und Lagerung zu vermeiden.
Zur weiteren Aufbereitung der Abfälle werden diese dann über einen Dosiersilo (1) einer beheizten, mit Prozesswasser gefüllten Koch-Transportschnecke (2) zugeführt. Die Abfälle werden bei einer Temperatur von 50 bis 95 C über einen Zeitraum von 10 bis 20 Minuten drucklos behandelt. Um den laufenden Wasserverbrauch zu ergänzen, ist die Koch-Transportschnecke (2) vorzugsweise mit einer automatischen Niveauregelung (3) versehen. Die Beheizung der Kochschnecke kann üblicherweise mit Prozesswasser (4) in einem separaten Kreislauf direkt aus dem Siebschiff der Langsiebmaschine erfolgen, so dass hierfür keine zusätzliche Energie erforderlich ist.
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Nach Ablauf der Behandlungszeit werden die vorbehandelten Faserplattenabfälle über mechanische Fördereinrichtungen (5), vorzugsweise Schnecken- oder Bandförderer, zu einem Zwischensilo (6) transportiert.
Von diesem Behälter werden die Faserplattenabfälle in eine konisch sich verjüngende Transportschnecke (7) dosiert. Das Schnekkenrohr dieser Einrichtung ist perforiert und hat zur Ableitung von Überschusswasser entsprechende Bohrungen. Der bei der Verdichtung in der konischen Transportschnecke entstehende Pfropfen ist gleichzeitig Abdichtung zu dem anschliessenden Dämpfbehälter (8).
In dem Dämpfbehälter in vertikaler oder horizontaler Anordnung werden die Faserplattenabfälle bei einem Dampfdruck von 5 bis 20 bar über einen Zeitraum von 2 bis 15 min thermisch behandelt. In dem Dämpfbehälter befindet sich ein langsam laufendes Rührwerk bzw. bei horizontaler Anordnung eine Transportschnecke (9), um Verstopfungen und Brückenbildungen zu vermeiden. Im Austrittsbereich desselben ist in rasch laufender Rotationskörper (10) zur Gewährleistung eines gleichmässigen Transportes der Abfälle zu einer Expansionsdüse (11) vorgesehen. Die Düse ist zur Anpassung an Produktions- und Qualitätsbedingungen verstellbar ausgeführt.
Nachdem bei der vorbeschriebenen Expansion fallweise Faserklumpen bzw. Faserplattenreststücke bestehen bleiben können, wird nach der Expansionsphase das Gemisch über eine Rohrleitung (12) einem HochKonsistenzentstipperaggregat (13) mit offenen Entstipperscheiben zugeführt. Die nach der Nachbehandlung anfallenden Fasern werden, wie bei den herkömmlichen Herstellungsprozessen von Faserplatten, entweder verdünnt oder getrocknet, dem Produktionsstrom beigemischt.
Für die Herstellung von Hartfaserplatten werden im erfindungsgemässen Verfahren für die Verarbeitung von aufbereiteten Faserplattenabfällen vorzugsweise 5 bis 30 % der Stoffmasse beigemischt. Üblicherweise fallen in einem Faserplattenwerk solche Mengen an, dass im Durchschnitt ca. 10 % zudosiert werden. Zu bemerken ist, dass in diesem Bereich keine Beeinträchtigungen in den Qualitätswerten, entsprechend den DIN-Normen, festzustellen sind.
Bei dem Prozess zur Herstellung der Faserplatten können alle üblichen Additive und Bindemittel ohne Beeinträchtigung zum Einsatz kommen.
Bei erfindungsgemässer Aufbereitung der Faserplattenabfälle
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können die so erzeugten Fasern in der fertigen Faserplatte nicht mehr erkannt bzw. festgestellt werden.
Bei der Mahlung der Holzfasern, für die Herstellung der Faserplatten, muss gegebenenfalls auf die Faserstruktur der aufgeschlossenen Faserplattenabfälle Rücksicht genommen werden.
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The present invention relates to a method for processing fiberboard waste. In particular, it relates to a process for processing fiberboard waste in the dry or wet process without refiner units.
In the production of fiberboard with thermo-mechanical digestion, using the wet or dry process, considerable amounts of waste are generated during production, quality control and final production (e.g. with the cutting saw).
This waste is mainly used as a fuel for thermal and electrical energy generation. Depending on the plant and quality class of the fiberboard produced, the fiberboard waste is mixed with the wood chips for production after appropriate comminution, broken down and returned to the product. However, this admixture only allows the production of inferior fiberboard.
When adding fiber board waste to the chips for fiber board production according to the state of the art, the waste is first thermally treated together with the wood chips in a pressure shredder and then broken down between grinding disks in a refiner with high electrical energy consumption. Since the fiberboard waste has no fiber orientation, this process mostly crushes it into sludge, 0-fibers or only to fill material in the subsequent manufacture of fiberboard. Furthermore, the resulting high sludge content places a heavy burden on the process water cycle.
This higher dry matter water cycle load also has a negative impact on the drainage effect on the four-wire machine, the four-wire machine speed may have to be reduced, which can subsequently lead to a loss of capacity. The increased sludge or
O-fiber content in the fiberboard can also lead to considerable qualitative impairments in the fiberboard quality, in particular in the flexural strength, the water absorption and the thickness swelling. Due to these effects, fiberboard waste is generally not used in the production process.
The aim of the present invention is to prepare the fiberboard waste in such a way that fibers equivalent to natural wood are produced and can thus be proportionally mixed back into the production process. Furthermore, negative
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conditions in the production of fiberboard are avoided and the quality of the end product is improved. The electrical energy required to fiberize the fiberboard waste is to be reduced to a minimum and at the same time, correspondingly valuable raw material (wood chips) should be saved.
This aim is achieved according to the invention in that the shredding of the comminuted fiber board waste takes place after heat treatment in a liquid medium and subsequent pressure treatment by steam expansion. Due to the pressure difference achieved with such a steam expansion, the waste is carefully broken down into individual fibers. Electrical energy is not required for the defibration. The fibers produced by the described method have a very uniform structure in the microscope - similar to fibers made from wood - but do not have fibrillated fiber ends that are so strongly formed. The surface of the still existing fiber bundle is much smoother, as with pure wood fibers. The mat thickness after the Fourdrinier machine is about thinner than with a pure wood fiber mat.
The heat treatment of the fiberboard waste in a liquid medium preferably takes 10 to 120 minutes. Water, organic solvents with a corresponding boiling point or aqueous solutions of organic solvents can be used as the liquid medium.
According to a preferred embodiment of the present invention, the temperature of the liquid medium during the heat treatment is between 50 and 95 C without pressure.
It is advantageous if the process water obtained in the manufacture of fiberboard is used for the heat treatment of the fiberboard waste. On the one hand, this enables energy consumption to be kept to a minimum because the process water is already at an elevated temperature, and on the other hand, water consumption is also reduced.
It is also preferable if the pressure treatment following the heat treatment takes place at pressures of 5 to 20 bar saturated steam. Experience has shown that when such pressures are expanded to normal pressure, the quality requirements placed on the disrupted fibers are best met.
Finally, the disrupted fibers can be mixed
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diluted in the production stream with process water or dried before being added to the production stream.
Furthermore, the present invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention, wherein a Koch transport screw (2) via mechanical conveying devices (5) and optionally an intermediate silo (6) and via a conically tapering transport screw (7) with a perforated screw tube with a Steaming container (8) with agitator (9) for transporting shredded fiberboard waste is connected by line, the steaming container (8) also having a preferably adjustable expansion nozzle (11).
A pipe (12) to a high-consistency stripper unit (13) for leveling and for dissolving excessively large fiber bundles is preferably provided next to the steaming container (8).
Description of the procedure:
The fiberboard waste generated in the manufacture of fiberboard in the fiberboard plant, from the areas of quality inspection, bruck and scrap panels, waste from cutting saws and returns from processors, are crushed into uniform granules in suitable chopping machines or shredders and separated from adhering dust. Drum chippers and vibrating screens are preferably used for this process. The granules obtained in this way should preferably have a format of conventional wood chips. However, depending on the type of waste, it is also possible to process smaller and larger waste. However, the waste should not be larger than about 50 x 100 mm in order to avoid problems during transportation and storage.
For further processing of the waste, it is then fed via a dosing silo (1) to a heated cooking screw (2) filled with process water. The waste is treated at a temperature of 50 to 95 C for 10 to 20 minutes without pressure. In order to supplement the current water consumption, the Koch transport screw (2) is preferably provided with an automatic level control (3). The cooking screw can usually be heated with process water (4) in a separate circuit directly from the screen vessel of the Fourdrinier machine, so that no additional energy is required for this.
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After the treatment time has elapsed, the pretreated fiberboard waste is transported to an intermediate silo (6) via mechanical conveyors (5), preferably screw or belt conveyors.
The fiberboard waste is metered from this container into a conically tapering screw conveyor (7). The snail pipe of this device is perforated and has corresponding holes for draining excess water. The plug that forms in the conical screw conveyor is also a seal to the subsequent steaming tank (8).
In the steaming container in a vertical or horizontal arrangement, the fiberboard waste is thermally treated at a steam pressure of 5 to 20 bar over a period of 2 to 15 minutes. A slow-moving agitator or, in the case of a horizontal arrangement, a transport screw (9) is located in the steaming container in order to avoid blockages and bridging. In the outlet area of the same, a rapidly rotating rotary body (10) is provided to ensure even transport of the waste to an expansion nozzle (11). The nozzle is adjustable to adapt to production and quality conditions.
Since occasionally lumps of fiber or pieces of fiberboard can remain during the expansion described above, after the expansion phase, the mixture is fed via a pipe (12) to a high-consistency stripper unit (13) with open stripper disks. The fibers obtained after the aftertreatment are, like in the conventional manufacturing processes of fiberboard, either diluted or dried, added to the production stream.
For the production of hardboard, preferably 5 to 30% of the material mass is added in the process according to the invention for the processing of processed fiberboard waste. In a fibreboard plant, such quantities are usually obtained that an average of about 10% is added. It should be noted that there are no impairments in the quality values in accordance with the DIN standards in this area.
In the process of manufacturing the fiberboard, all common additives and binders can be used without any impairment.
When processing the fiberboard waste according to the invention
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the fibers thus produced can no longer be recognized or ascertained in the finished fiberboard.
When grinding the wood fibers for the manufacture of the fiberboard, the fiber structure of the pulp waste that has been broken down may have to be taken into account.