Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fraktionierung einer aus Altpapier oder Ausschuss einer Maschine zur Herstellung von mehrschichtigen oder mehrlagigen Faserstoffbahnen hergestellten Faserstoffsuspension, wobei eine Langfaserfraktion mit überwiegend langen Fasern und eine Kurzfaserfraktion mit überwiegend kurzen Fasern gebildet wird. Die Wiederaufbereitung von Altpapier wird sein langem praktiziert. Dabei ist es auch üblich die Faserstoffsuspension nicht nur zu reinigen sondern auch zu fraktionieren. Eine Fraktionierung erfolgt in der Regel meist über Sortierer.

Durch die Fraktionierung kann die höherwertige Langfaserfraktion bedarfsgerecht zum Einsatz gebracht werden.

Allerdings sind der Qualität der Langfaserfraktion Grenzen gesetzt, was deren Wiederverwendung als Ersatz von Frischfasern einschränkt.

Dies gilt insbesondere auch bei der Wiederverwendung von bedrucktem Altpapier, welches vor der Wiederverwendung in einem bekannten Deinking-Vorgang noch von den Druckfarben befreit werden muss. Die gereinigten Fasern werden als DIP bezeichnet und allein oder zusammen mit Zellstoff bei der Bildung von Faserstoffbahnen wiederverwendet.

Insbesondere bei der Herstellung hochwertiger Papiere ist der Einsatz von DIP wegen der geringen mittleren längengewichteten Faserlänge von unter 1 ,3 mm oft nicht möglich.

Dies gilt auch für mehrlagige oder mehrschichtige Faserstoffbahnen bei denen einzelne Lagen oder Schichten eine höhere Anforderung an die Faserstoffqualität haben.

Die Bildung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn erfolgt über einen Mehrschichtstoffauflauf, wie bspw. in der DE-OS 40 29 545 beschrieben. Der Stoffauflauf besitzt hierzu mehrere Düsenräume, die unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Suspensionen beschickt werden. Zwischen den Düsenräumen sind Lamellen angebracht, die ein frühzeitiges Vermischen der Suspensionen verhindern. Ebenso sind Papiermaschinen zur Bildung mehrlagiger Faserstoffbahnen mittels mehrerer voneinander unabhängiger Stoffaufläufe bekannt. Die einzelnen Lagen werden dabei zusammengeführt und vergautscht. Beschrieben ist dies zum Beispiel in der DE 40 31 038. In beiden Fällen geht es darum, die Kosten durch eine bedarfsgerechte Verwendung unterschiedlicher Faserstoffqualitäten zu senken. Meist werden die schlechteren Qualitäten, d.h. die Kurzfasern in der Mitte der Faserstoffbahn oder zur Bildung der Rückseite eingesetzt.

Die Aufbereitung anfallenden Ausschusses umfasst bisher die Auflösung und die ausschließliche Wiederverwendung bei einer Schicht oder Lage mit geringen Anforderungen an die Faserstoffqualität.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Ausschleusung von hochwertigem Faserstoff zur Verbesserung der Effizienz der Wiederverwendung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kappa-Zahl der Langfaserfraktion geringer als die der zu fraktionierenden Faserstoffsuspension ist. Da die Fraktionierung nunmehr nicht allein auf die Faserlänge orientiert sondern auch die Kappa-Zahl der Langfaserfraktion berücksichtigt wird, kommt es zu einer wesentlichen Erhöhung der Qualität der Langfaserfraktion.

Die verringerte Kappa-Zahl bedeutet gegenüber bekannten Fraktionierverfahren, dass verstärkt flexiblere Fasern mit verbesserter Bindungsfähigkeit in der Langfaserfraktion angesammelt werden. Im Ergebnis kann so die Festigkeit der aus dieser Langfaserfraktion hergestellten Faserstoffbahn bzw. Schicht oder Lage erheblich verbessert werden, so dass auf den Einsatz von Frischfasern verzichtet werden kann.

Dies bedeutet auch, dass die Kappa-Zahl der Langfaserfraktion unter der der Kurzfaserfraktion liegt.

Um die Verringerung der Kappa-Zahl gegenüber der Ausgangssuspension zu ermöglichen, kann es vorteilhaft sein, nicht die maximal mögliche Längendifferenz zwischen den Fraktionen anzustreben. Meist genügt es, wenn die mittlere längengewichtete Faserlänge der Langfaserfraktion wenigstens 0,4 mm, vorzugsweise zumindest 0,5 mm größer als die der Kurzfaserfraktion ist.

Dabei sollte im Interesse einer hohen Qualität der Langfaserfraktion dennoch angestrebt werden, dass die mittlere längengewichtete Faserlänge der Langfaserfraktion bei einer, zumindest teilweise aus bedrucktem Altpapier gebildeten Faserstoffsuspension mindestens 1 ,4 mm und ansonsten mindestens 1 ,6 mm beträgt.

Damit die Rotoren als Fraktionierelement eine möglichst umfassende Wirkung entfalten können, sollte die Faserstoffsuspension in Form eines freien Strahls auf wenigstens einen Rotor auftreffen.

Zur Gewährleistung einer hohen Trennschärfe der Fraktionierung ist es von Vorteil, wenn zur Fraktionierung ein Strahl der Faserstoffsuspension auf die Rotorflügel eines Rotors gerichtet wird, wobei die Strahlrichtung mit der Rotationsachse einen Winkel von weniger als 45° bildet und längere an den Rotorflügeln haftenbleibende Fasern infolge der Zentrifugalkraft von den Rotorflügeln abgeschleudert und separat aufgefangen werden.

Im Gegensatz zur üblichen Verwendung eines Siebes besteht hier kaum die Gefahr einer Verstopfung. Außerdem ist die Fraktionierung sehr effizient, da überwiegend nur die langen, flexiblen Fasern an den Rotorflügeln haftenbleiben, sich sammeln, an den Rotorflügeln radial nach außen rutschen und von dort abgeschleudert werden.

Um dies um die Rotationsachse herum möglichst gleichmäßig zu gestalten, sollte die Strahlrichtung des Faserstoffsuspensionsstrahles etwa parallel zur Rotationsachse des Rotors verlaufen.

Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Strahl der Faserstoffsuspension vor dem Auftreffen auf die Rotorflügel beschleunigt wird. Diese Beschleunigung bewirkt eine Ausrichtung der Fasern in Strömungsrichtung, was das Erfassen der Langfasern durch die Rotorflügel unterstützt.

Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Geschwindigkeit des Faserstoffsuspensionsstrahls beim Auftreffen auf die Rotorflügel zwischen 3 und 20 m/s und/oder die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorflügel zwischen 10 und 70, vorzugsweise zwischen 20 und 40 m/s liegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass möglichst nur die langen, flexiblen Fasern an den Rotorflügeln haftenbleiben, wobei der Anteil an entfernten Langfasern durch eine Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit vergrößert werden kann.

Damit das radiale Hinausgleiten und Abschleudern der Langfasern nicht beeinträchtigt wird, sollte sich der Faserstoffsuspensionsstrahl zumindest überwiegend, vorzugsweise ausschließlich nur über einen radial inneren Bereich der Rotorflügel erstrecken.

Eine umfassende Nutzung der Rotorflügel kann insbesondere dann erreicht werden, wenn der Faserstoffsuspensionsstrahl einen ringförmigen, die Rotationsachse des Rotors umschließenden Querschnitt besitzt. Dabei ist es von Vorteil, wenn der ringförmige Faserstoffsuspensionsstrahl eine Ringdicke zwischen 1 und 5 mm aufweist. Falls die Faserstoffsuspension aus Ausschuss einer Maschine, insbesondere einer Maschine zur Herstellung von mehrschichtigen oder mehrlagigen Faserstoffbahnen gebildet wird, so sollte diese Faserstoffsuspension mit einer Faserstoffdichte zwischen 1 ,0 und 5,0% zur Fraktionierung geführt werden. Diese hohe Stoffdichte führt wegen der geringeren Eindickung zu einer wesentlich höheren Wirtschaftlichkeit.

Des Weiteren sollte hierbei zur Rechtfertigung des Fraktionieraufwandes, die Langfaserfraktion zumindest 10% der Fasermenge der Ausschuss- Faserstoffsuspension umfassen.

Die Fraktionierung ermöglicht die Abspaltung einer besseren Faserstoffqualität in Form der Langfaserfraktion, die dann in einer Schicht oder Lage mit höheren Ansprüchen wiederverwendet werden kann. Auch die Verwendung bei anderen Papiermaschinen ist möglich. Dies bedeutet auch, dass beide Fraktionen zur Bildung unterschiedlicher Schichten oder Lagen der Faserstoffbahn zum Einsatz kommen.

Dies optimiert den Nutzen des Ausschusses und rechtfertigt den Mehraufwand für eine Fraktionierung. Wird im Gegensatz hierzu die Faserstoffsuspension aus Altpapier gebildet, so sollte im Interesse einer hohen Qualität die Fraktionierung der Faserstoffsuspension erst nach allen Reinigungs-Stufen und vor dem Konstantteil einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn erfolgen.

Außerdem kann der Aufwand für die Herausschleusung des hochwertigen Faserstoffs erheblich reduziert werden, wenn die aus Altpapier hergestellte Faserstoffsuspension vor der eigentlichen Fraktionierung eine zusätzliche, bekannte Fraktioniervorrichtung zur Vorfraktion ierung durchläuft, welche eine Langfaserfraktion mit vermehrt langen Fasern und eine Kurzfaserfraktion mit vermehrt kurzen Fasern bildet, wobei nur die Langfaserfraktion zur Fraktionierung weitergeführt wird.

Die Beschränkung auf die Langfaserfraktion führt zu einer wesentlichen Verminderung des Durchsatzes der zu behandelnden Faserstoffsuspension bei der folgenden, erfindungsgemäßen Fraktionierung.

Ergänzend oder alternativ ist es des Weiteren von Vorteil, wenn die aus Altpapier hergestellte Faserstoffsuspension mit einer Faserstoffdichte zwischen 0,5 und 4,0% an dem Rotor entlangströmt.

Dies optimiert den Nutzen des Altpapiers und rechtfertigt den Mehraufwand.

Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:

Figur 1 : einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Fraktioniervorrichtung 5;

Figur 2: ein Anlagenschema zur Ausschussbehandlung und

Figur 3: ein Anlagenschema zur Altpapieraufbereitung.

Als Fraktioniervorrichtung 5 zur Bildung einer Langfaserfraktion 1 1 mit überwiegend langen Fasern und einer Kurzfaserfraktion 12 mit überwiegend kurzen Fasern eignet sich wegen der hohen Trennschärfte insbesondere die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung.

Dabei wird aus der Faserstoffsuspension 1 über einen zentral angeordneten Formkörper 8 ein ringförmiger Faserstoffsuspensionsstrahl gebildet und auf die Rotorflügel 2 eines Rotors gerichtet.

Bei einer Störung oder einem Stillstand wird der Spalt zwischen dem, den Strahl außen begrenzenden Düsengehäuse 13 und dem Formkörper 8 vergrößert. Dies ist bei dem gezeigten Beispiel einfach durch eine Verschiebung des Düsengehäuses 13 entgegen der Strömungsrichtung möglich.

Damit soll ein Verstopfen des Spaltes mit Fasern verhindert werden.

Der Formkörper 8 bewirkt eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension 1 und dabei eine verstärkte Ausrichtung der Fasern in Strömungsrichtung, was die Erfassung der Langfasern durch die Rotorflügel 2 unterstützt.

Der Rotor wird hier von einem unterhalb angeordneten Motor 9 angetrieben.

Dabei stimmt die Strahlrichtung des Faserstoffsuspensionsstrahls mit der Rotorachse 3 des Rotors überein, wobei die Geschwindigkeit des Faserstoffsuspensionsstrahls beim Auftreffen auf die Rotorflügel 2 zwischen 3 und 15 m/s und die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorflügel 2 zwischen 20 und 30 m/s liegt.

Soll der Anteil an, über die Rotorflügel 2 abgeteilten Langfasern erhöht werden, so ist hierzu die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorflügel 2 zu erhöhen.

Beim Durchschneiden des Faserstoffsuspensionsstrahls bleiben überwiegend längere Fasern an den Rotorflügeln 2 hängen. Diese können sich dort ansammeln und werden infolge der Zentrifugalkraft an den Rotorflügeln 2 radial nach außen wandern und anschließend abgeschleudert.

Damit das Abschleudern nicht durch den Faserstoffsuspensionsstrahl beeinträchtigt wird, wird der Faserstoffsuspensionsstrahl nur auf den radial inneren Teil der Rotorflügel 2 gerichtet, wobei die Ringstärke zwischen 1 und 5 mm liegt und die Rotorflügel 2 eine Länge zwischen 10 und 20 mm haben.

Außerdem überstreicht der Rotor mit den Rotorflügeln 2 eine Kreisfläche mit einem Durchmesser zwischen 300 und 2000 mm, was auch bei einem ringförmigen Faserstoffsuspensionsstrahl in Verbindung mit der angestrebten Strömungsgeschwindigkeit für eine ausreichende Kapazität sorgt. Da der ringförmige Faserstoffsuspensionsstrahl koaxial zur Rotationsachse 3 angeordnet ist, ergibt sich eine optimale und gleichmäßige Wirkung.

Zum Auffangen der langen und flexiblen, von den Rotorflügeln 2 abgeschleuderten Fasern (Langfaserfraktion 1 1 ) verläuft um den Rotor im entsprechenden Schleuderbereich eine Auffangkammer 6. Der Rest der Faserstoffsuspension 1 passiert die Rotorflügel 2 und wird darunter in einer Auffangwanne 7 als Kurzfaserfraktion 12 aufgefangen und abgeführt.

Um das Einfangen der langen Fasern beim Durchschneiden des Faserstoffsuspensionsstrahls zu unterstützen, haben die Rotorflügel 2 eine Flügelkante mit einer Breite bezogen auf die Strahlrichtung zwischen 1 und 5 mm.

Zur Erleichterung des Gleitens der langen Fasern radial nach außen, kann die Flügelkante radial nach außen betrachtet in Strahlrichtung des Faserstoffsuspensionsstrahles geneigt sein.

Mit dieser Fraktioniervorrichtung 5 können in der Langfaserfraktion 1 1 nicht nur lange, sondern insbesondere auch flexible Fasern angesammelt werden. Dementsprechend kann die Kappa-Zahl der Langfaserfraktion auf Werte unterhalb der Kapp-Zahl der Faserstoffsuspension 1 und der Kurzfaserfraktion 12 gesenkt werden.

Dabei ist die mittlere längengewichtete Faserlänge der Langfaserfraktion 1 1 wenigstens 0,5 mm größer als die der Kurzfaserfraktion 12.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Qualität vor allem hinsichtlich der Festigkeit der Faserstoffbahn beträgt die mittlere längengewichtete Faserlänge der Langfaserfraktion 1 1 mindestens 1 ,6 mm.

Bei dem in Figur 2 gezeigten Anlagenschema zur Ausschussbehandlung soll die Faserstoffbahn beispielhaft über drei separate Stoffaufläufe 10a,10b,10c aus drei Lagen hergestellt werden.

Die den Stoffaufläufen 10a, 10b, 10c zugeführten Stoffströme können sich hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, insbesondere bezüglich Faseranteil, Faserart, Fasereigenschaften, Fein- und Füllstoffgehalt sowie Konsistenz voneinander unterscheiden.

Nach der Ausbildung der einzelnen Lagen im Former werden diese miteinander vergautscht.

Der, bei der Produktion der mehrlagigen Faserstoffbahn anfallende Ausschuss wird in der Regel in einen Bereich unterhalb der Papiermaschine abgeführt und dort in einem Ausschusspulper 4 wieder aufgelöst. Anschließend kann die aus dem Ausschuss gebildete Faserstoffsuspension 1 dann mit einer Faserstoffdichte zwischen 1 ,0 und 5,0% zu einer erfindungsgemäßen Fraktioniervorrichtung 5 geleitet werden. In der Fraktioniervorrichtung 5 kommt es, wie bereits erwähnt, zur Abspaltung einer Langfaserfraktion 1 1 mit einem hohen Anteil an langen, flexiblen Fasern und einer weniger werthaltigen Kurzfaserfraktion 12 mit einem hohen Anteil an kurzen Fasern. Dabei umfasst die Langfaserfraktion 1 1 zur Gewährleistung einer ausreichenden Wirtschaftlichkeit zumindest 10% der Fasermenge des Ausschusses.

Während die Kurzfaserfraktion 12 zum Stoffauflauf 10b für die weniger anspruchsvolle Mittellage geführt wird, wird die Langfaserfraktion 1 1 zur Bildung der Deckenlage mittels Stoffauflauf 10a verwendet. Im Unterschied hierzu zeigt Figur 3 ein Anlagenschema zur Behandlung einer zumindest teilweise aus bedrucktem Altpapier hergestellten Faserstoffsuspension 1 . Die Auflösung des Altpapiers erfolgt in einem Pulper 14, wobei neben Wasser auch die Ablösung der Druckfarben unterstützende Chemikalien zugemischt werden. Anschließend durchläuft die Faserstoffsuspension 1 mehrere Reinigungs- und Sortierstufen 15, in denen Störstoffe entfernt werden. Zwischen diesen oder wie hier danach durchläuft die Faserstoffsuspension 1 auch zumindest eine Deinking-Stufe 16, in der die Druckfarben entfernt werden. Die Druckfarbenentfernung erfolgt in der Regel mittels Flotation.

Eine Stoffaufbereitungsanlage besitzt meist mehrere hintereinander angeordnete Wasserkreisläufe, auch loops genannt. In diesen loops durchläuft die Faserstoffsuspension 1 zumindest eine Reinigungs-Stufe 15 in Form einer Flotation, eines Sortierers o.ä. Daneben besitzen die loops oft auch noch Entwässerungseinrichtungen, wie Scheibenfilter, Schneckenpresse o,ä.

Nach allen Reinigungs-Stufen 15, aber noch vor einem Konstantteil einer Papiermaschine erfolgt die Ausschleusung langer und flexibler Fasern zur Bildung eines qualitativ hochwertigen Faserstoffs in Form der Langfaserfraktion 1 1 . Im Konstantteil von Papiermaschinen wird der im Wesentlichen von aufbereiteten Fasern und Füllstoffen gebildete, hochkonsistente Gutstoff der Stoffaufbereitung mit dem in der Papiermaschine aufgefangenen Siebwasser verdünnt, entlüftet und dem Stoffauflauf der Papiermaschine zugeführt. Um die zu behandelnde Menge an Faserstoffsuspension 1 zu minimieren, wird die Faserstoffsuspension 1 zur Vorfraktion ierung durch eine zusätzliche Fraktioniervorrichtung 17 bekannter Ausführung geleitet. Diese zusätzliche Fraktioniervorrichtung 17 bildet eine Kurzfaserfraktion mit überwiegend kurzen Fasern und eine Langfaserfraktion mit überwiegend langen Fasern.

Im Anschluss wird allerdings nur die Langfaserfraktion als zu fraktionierende Faserstoffsuspension 1 mit einer Stoffdichte zwischen 0,5 und 4% einer erfindungsgemäßen Fraktioniervorrichtung 5 mit Rotor zugeführt.