DE10056460C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen und Verpressen flächiger Werkstoffe - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Trocknen eines flächigen, hygroskopischen Werkstoffes wie Holzfurniere und dergleichen, sowie zu dessen kontinuierlicher Verpressung zu Schichtstoff-Werkstoffen wie Furnierplatten, Sperrholzplatten und dergleichen. DOLLAR A Bekannte Verfahren und Vorrichtungen bringen die erforderliche Wärme nur unspezifisch auf den Werkstoff, da sie weder Anfangsfeuchtigkeit noch Feuchtigkeits-Verlauf des Werkstoffs während des Trocknungs- und Verpressungs-Vorgangs kontrollieren. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht die Wärmeübergabe von den Heizkörpern auf den Werkstoff reibungsfrei über einen in der Höhe regelbaren Luftspalt vor. Hierdurch wird die erforderliche Erwärmung des Werkstoffs sehr trägheitsarm regelbar. DOLLAR A Die Feuchtigkeit des Werkstoffs wird vor Eintritt in die Vorrichtung nach Bedarf innerhalb dieser und an deren Ende mehrfach gemessen und die Wärmeübergabe auf den Werkstoff bedarfsorientiert laufend geregelt. DOLLAR A Hierdurch ist es möglich, den Werkstoff auf jeden gewünschten Feuchtigkeits-Grad zwischen nahe 0% und 30 bis 35% zu trocknen, wodurch Energie eingespart wird, und bei deren Verpressung zu Schichtstoff-Werkstoffen wasserarme Bindemittel eingesetzt werden können.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Trocknen eines flächigen, hygroskopischen Werkstoffes wie Holzfaserplatten, Holzspanplatten, Holzfurniere und dergleichen, sowie zu dessen kontinuierlicher Verpressung zu Schichtstoff-Werkstoffen wie Schichtstoffplatten, mehrschichtigen Holzschichtplatten, Furnierplatten, beschichteten Faserplatten und dergleichen unter Verwendung von Druck, Bindemittel und eventuell Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit des Werkstoffs vor und während seines Durchlaufs durch die Vorrichtung mehrfach kontinuierlich gemessen und durch eine örtlich, zeitlich und quantitativ geregelte Wärmeübergabe aus Heizelementen auf den Werkstoff gesteuert wird und dass die Regelung der Wärmeübergabemenge durch die Veränderung der Höhe eines Luftspalts zwischen Heizelement oder Heizelementen und der den Werkstoff führenden Transporteinheit praktisch trägheitslos erfolgt.

Nach dem Stand der Technik werden flächige, hygroskopische Werkstoffe wie Holzfurmiere, Holzfaserplatten und dergleichen entweder im Taktverfahren oder kontinuierlich getrocknet. Die Taktverfahren beginnen mit dem einfachen Auslegen des Werkstoffs in trockene Umgebung und gehen bis zu seinem Verbringen in technische Trockenkammern mit gesteuertem Trocknungsvorgang, bei welchem Stapel von Werkstoffen mit dazwischenliegenden Stapelleisten oder Trocknungsleisten für eine ausreichende Luftzufuhr zu den Flächen, sowie Ventilatoren für eine ausreichende Luftbewegung und Abfuhr der feuchtigkeitsgesättigten Luft sorgen. Durch die gezielte Anwendung von Wärme, durch ein gesteuertes Feuchtigkeits-Gefälle und in neuester Zeit unter Anwendung von Vakuum wird dabei eine werkstoffschonende und weitgehend gleichmäßige Trocknung angestrebt. Solche Trocknungsvorgänge haben sich vor allem bei dickeren Werkstoff-Querschnitten von Holz durchgesetzt.

Ein großer Nachteil dieser Art der Trocknung ist der dadurch bei den Werkstoffen eintretende sogenannte Trocknungs- oder Schwind-Verlust, da die Werkstoffe während des Trocknungsprozesses mit dem austretenden Wasser erheblich an Volumen verlieren. Weiterhin geht ein Teil der Werkstoffe durch Verformungen verloren, weil bei der Abgabe von Feuchtigkeit in den Werkstoffen Spannungen entstehen, bedingt durch unterschiedliche Anfangsfeuchtigkeiten, unterschiedliche Trocknungs-Abläufe innerhalb der Werkstoffe und unterschiedliche Schwindmaße verschiedener Werkstoff-Zonen. Solche Verformungen müssen nach dem Trocknungsvorgang mechanisch (durch Hobeln oder Fräsen) abgearbeitet oder durch das "Bügeln" unter Druck zwischen zwei planebenen Flächen (beispielsweise in Bügelpressen bei Holzfurnieren) korrigiert werden.

Ein bekanntes Taktverfahren benutzt beheizte Pressenflächen zur Trocknung von Holzfurnieren, wobei die Furnierblätter zwischen zwei heißen Pressplatten unter Druck festgehalten werden, bis eine ausreichend niedrige Endfeuchtigkeit erreicht ist. Die in den Holzfurnieren enthaltene Feuchtigkeit wird hierbei durch die hohe Pressplatten-Temperatur zum Verdampfen gebracht und kann durch in die Flächen der Pressplatten gefräste Nuten entweichen. Der Nachteil des Schwindverlustes wird dabei weitgehend vermieden, da die Holzfurniere durch den Pressdruck an einer Schwindbewegung gehindert werden. Ein Vorteil dieses bekannten Taktverfahrens ist, dass die Holzfurniere nur geringe Verformungen aufweisen, weil auch diese durch den Flächendruck der Pressplatten verhindert werden. Ein wesentlicher Nachteil des Verfahrens liegt jedoch darin, dass die hohe Temperatur der Pressplatten gleichmäßig auf die ganze Fläche eines Holzfurnierblattes und gleichmäßig auf alle im Laufe einer Zeitspanne zu trocknende Holzfurniere angewandt werden muss, unabhängig davon, ob die Anfangsfeuchtigkeit der einzelnen Holzfurnierblätter hoch oder niedrig ist und unabhängig davon, ob der Trocknungsprozess im einzelnen Holzfurnierblatt (beispielsweise durch enger oder weiter liegende Jahresringe, höhere oder niedrigere Dichte) schneller oder langsamer abläuft, weil eine differenzierte Steuerung der Pressplatten-Temperatur in einzelnen Segmenten wegen der hohen thermischen Trägheit der großen Material-Massen solcher Pressplatten technisch nicht machbar ist. Die Holzfurniere werden daher bei diesem Verfahren grundsätzlich auf eine sehr niedrige, nahe dem Nullpunkt liegende Feuchtigkeit heruntergetrocknet, was einigermaßen sicher kontrolliert werden kann, aber einen unnötig hohen Energieeinsatz erfordert und häufig zu Werkstoff-Verfärbungen durch Überhitzungen sowie zu einer Versprödung mit nachfolgender Rissbildung führt.

Kontinuierlich arbeitende Trocknungsverfahren wenden teils voluminöse Durchlauf Trockenkammern an, in welchen die Werkstoffe zwischen zwei metallenen Kettenbändern geführt werden, wobei sie mehrere Zonen mit oberhalb und unterhalb der Kettenbänder angeordneten, Heißluft auf die Werkstoffe blasenden Düsen passieren. Ein Umluftsystem sorgt dabei für den schnellen Luftwechsel an den Werkstoff-Oberflächen und den Austausch der feuchtigkeitsgesättigten Luft. Der Werkstoff wird hierbei nicht am Schwinden gehindert, der Schwindverlust tritt also in voller Höhe ein. Verformungen sollen teilweise durch das Auflagegewicht des oberen Kettenbandes verringert werden Übertrocknungen und dadurch hervorgerufene Werkstoff-Verfärbungen (wie bei der Trocknung in Heißpressen) treten bei diesem Verfahren kaum auf. Eine differenzierte Steuerung der Trocknung in Anpassung an unterschiedliche Anfangsfeuchtigkeiten oder schnell wechselnde Werkstoffeigenschaften ist bei diesem Verfahren jedoch nicht möglich. Auch hier müssen daher sehr niedrige Werkstoff-Endfeuchtigkeiten angestrebt werden, die besser kontrollierbar sind als eine höher liegende Werkstoff-Endfeuchtigkeit.

Eine weitere Version einer kontinuierlichen Trocknung von Holzfurnieren ist in der DE 25 27 433 A1 beschrieben. Dabei handelt es sich um eine Maschine, die analog der vorliegenden Erfindung zum Trocknen des Werkstoffs und auch zum Verbinden zu einem Verbundwerkstoff geeignet ist. Der Werkstoff wird hierbei zwischen zwei metallischen Förderbändern (10 und 11) geführt, welche gleitend (also unter Reibung) über eine untere Heizplatte (3) laufen, wobei die beiden Förderbänder von einer oberen Gleitplatte (9) durch deren Eigengewicht gegen die Heizplatte (3) gedrückt werden. Die Reibung zwischen den metallischen Förderbändern und der Heizplatte bzw. Gleitplatte muss zwangsläufig hoch sein.

Der Druck auf den Werkstoff ist trotzdem so niedrig, dass das Schwinden (Schrumpfen) des Holzfurniers nicht verhindert werden kann. Dem wird dadurch Rechnung getragen, dass die Förderbänder auf die Länge der Maschine in mehrere Teilstrecken aufgeteilt werden, deren Geschwindigkeiten mit bis zu 20% Unterschied eingestellt werden können. Eine Feuchtigkeits-Messung der Werkstoffe muss bei dieser Maschine pauschal vor der Trocknung vorgenommen werden. Eine Beeinflussung des Trocknungsvorgangs ist während des Durchlaufs des Werkstoffs durch die Maschine nicht möglich, weshalb die Temperaturen in den aufeinander folgenden Zonen der Maschine fest darauf eingestellt werden müssen, dass die Holzfurniere mit der höchsten gemessenen Feuchtigkeit - beispielsweise 10 innerhalb einer Charge von 1000 Furnierblättern - auch noch auf den gewünschten niedrigen Endfeuchtigkeitswert gebracht werden

DE 28 53 278 A1 beschreibt die in der Praxis auftretenden Nachteile der genannten Maschinen mit Förderbändern unterschiedlicher Geschwindigkeiten und schlägt vor, den Schrumpferscheinungen oder dem Schwinden der Holzfurniere durch dicht nebeneinander liegende (Platten-)Ketten mit einer Druckvorrichtung am Eingang und einer Druckvorrichtung am Ausgang der Bearbeitungszone zu begegnen. Richtig erkannt wurde hierbei die Notwendigkeit einer geschlossenen Auflagefläche für den Werkstoff. Die Beschreibung lässt deutlich erkennen, wie schwierig es ist, einen durch unregelmäßig und in unvorhersehbarem Ausmaß durch die Trocknung während des Durchlaufs durch eine Maschine schwindenden Werkstoff am Reißen, Überlappen und Welligwerden zu hindern, solange kein ausreichender Flächendruck vorhanden ist, der jede Werkstoffbewegung kategorisch unterdrückt. Dieser Druck wird indes auch hier aus dem Grunde nicht so weit erhöht, wie dies erforderlich wäre, weil sowohl die Ausführung des kettenartigen Förderers (Kette oder Plattenband), als auch die Konstruktion der Druckvorrichtungen (Gewichte oder mit Druckluft befüllbare Behältnisse) dies bei weitem nicht erlauben. Weiterhin werden die kettenartigen Förderer im Rücklauftrum auf die erforderliche Temperatur erhitzt, wodurch die Wärmezufuhr sehr unspezifisch erfolgt und in keiner Weise einem bestimmten Bereich des durchlaufenden Werkstoffs zugeodnet werden kann. Des weiteren fehlt auch hier jede Art der Feuchtigkeits-Messung oder -Steuerung.

DE 31 18 563 A1 fügt der vorgenannten Patentschrift im wesentlichen verschiedene Varianten komplexer Drucksysteme hinzu, die aus unterschiedlichen Arten von Ketten, Rollen, Bändern und Pressvorrichtungen mit druckbeaufschlagten, elastisch verformbaren Kammern (42) bestehen. Ziel dieser Maßnahmen ist es, einen regelbaren und gleichmäßig verteilten Druck auf den Werkstoff zu übertragen. Ob der erreichbare Druck zur Vermeidung des Trocknungs-Schwunds der Holzfurniere ausreicht, wird in der Beschreibung nicht angegeben. Die Wärmezufuhr erfolgt nach wie vor unspezifisch am Rücklauftrum der Förderer, teilweise unter Inkaufnahme von Reibung, die durch die Anwendung von Filmen aus PTFE gemindert werden soll. Eine Feuchtigkeits-Messung oder gar spezifische Steuerung des Trocknungsablaufs fehlt gänzlich, sodass auch hier ausgehend von den feuchtesten Exemplaren einer Werkstoffcharge alle durch die Maschine laufenden Teile auf eine nahe dem Nullpunkt liegende Endfeuchtigkeit der Werkstoffe angestrebt werden muss.

Aus einer italienischen Patentanmeldung BZ 99 A 000065 ist ein Luftspalt zwischen den als Heizelemente ausgebildeten Profilen (16 und 17) und den Druckplatten (13) bekannt. Dieser Luftspalt ist mit 0,05 mm fest vorgegeben. Er dient offensichtlich nur der Vermeidung einer Reibung zwischen Heizelement und Druckplatten, wobei jeder mechanische Verschleiß im Transportsystem eine ungewollte Verringerung des Luftspalts bis auf Null bewirken kann. Eine irgendwie geartete Regelung des Luftspalts zur Steuerung des Wärmeübertrags beziehungsweise der Werkstoff- Endfeuchtigkeit ist in dieser Anmeldung nicht vorgesehen.

Zusammenfassend muss festgestellt werden, dass nach dem Stand der Technik keine Verfahren und keine Vorrichtungen bekannt sind, welche die Vermeidung des Trocknungs-Schwunds erreichen und gleichzeitig eine gezielte, kontinuierliche Messung von Werkstoff-Feuchtigkeiten und eine geregelte Steuerung des Trocknungsvorgangs zur Erreichung eines beliebigen, auch weit oberhalb des Nullpunktes liegenden Feuchtigkeits-Prozentsatzes unabhängig von unterschiedlichen und wechselnden Anfangsfeuchtigkeiten des Werkstoffes einsetzen.

Flächige hygroskopische Werkstoffe wie beispielsweise Holzfurniere, Holzfaserplatten und dergleichen weisen in Abhängigkeit von Transport- und Lagerbedingungen, Herstellungsbedingungen, Materialzusammensetzung und weiteren Faktoren oft sehr unterschiedliche Feuchtigkeiten auf, die zum Zweck einer Weiterverarbeitung auf ein einheitliches Maß abgesenkt werden müssen.

In den bekannten Maschinen und Vorrichtungen wird diesen Unterschieden in den Anfangsfeuchtigkeiten nur insofern Rechnung getragen, als man von den höchsten in einer großen Charge gemessenen Werten ausgehend den Wärmeeinsatz, also den Energieeinsatz zugrunde legt. Dieser Energieeinsatz wird auf alle Teile einer Charge angewandt, unabhängig davon, ob ein Großteil der Charge nur vielleicht halb so viel Anfangsfeuchtigkeit enthält oder weniger. Andererseits werden alle Teile einer Werkstoffcharge auf einen sehr niedrigen Feuchtigkeits-Gehalt nahe dem Nullpunkt getrocknet, weil dieser Feuchtigkeits-Bereich auch ohne spezifischen Aufwand relativ einfach und sicher, allerdings mit hohem Energieeinsatz, erreichbar ist.

Der Grund dafür liegt in der bekannten physikalischen Eigenschaft aller hygroskopischen Werkstoffe, einen gegenüber dem Umfeld stark überhöhten Gehalt an Feuchtigkeit schnell und mit geringem Energieeinsatz abzugeben, wohingegen dieser Energieeinsatz bei absinkendem Feuchtigkeits-Gehalt der Werkstoffe stetig oder auch in Stufen ansteigt und der Energiebedarf zum Entzug der letzten wenigen Prozent Feuchtigkeit über dem Nullpunkt auf ein Vielfaches hochschnellt.

Bekanntlich kostet beispielsweise das Heruntertrocknen von Weichholz-Furnieren innerhalb einer gegebenen Zeitspanne von 100% Feuchtigkeit auf 30% Feuchtigkeit den relativen Energiefaktor 1, das Trocknen von 30% auf 10% etwa den Faktor 2, das Trocknen von 10% auf 5% etwa den Faktor 5, das Trocknen von 5% auf 2% etwa den Faktor 10, das Trocknen von 2% auf 0% etwa den Faktor 50. Diese Werte schwanken je nach Holzart und Dicke des Materials. Sie gelten jedoch bekanntlich tendenziell für alle hygroskopischen Materialien, einschließlich der Steine. Der Sprung im Energiebedarf bei einer Trocknung unterhalb etwa 3-6% bei Holzfurnieren erlaubt es, Holzfurniere bei konstantem Energieeinsatz ohne nennenswerten Messungs- und Kontrollaufwand etwa gleichmäßig auf diese Feuchtigkeits-Ebene zu trocknen. Dies ist der Stand der Technik. Die Einhaltung eines Feuchtigkeitsgehaltes von 0% ist nur mit großem Aufwand möglich, und auch ein auf nahe 0% getrocknetes hygroskopisches Material nimmt sehr schnell Weder Feuchtigkeit aus der Luft auf, bis es seine spezifische Gleichgewichts- Feuchtigkeit mit der aktuellen relativen Umgebungsluft-Feuchtigkeit erreicht hat, welche beispielsweise bei Weichhölzern für den Fensterbau bei 12% liegt.

Da eine Steuerung des Feuchtigkeits-Entzugs nach dem Stand der Technik nicht möglich ist, ist man heute gezwungen, sich bei der Trocknung nach der höchsten Anfangsfeuchtigkeit einzelner Werkstoffteile zu richten. Das bedeutet, es werden alle die Werkstoffteile mit niedrigerer Anfangsfeuchtigkeit auf einen nicht notwendigen niedrigen Feuchtigkeits-Gehalt gebracht.

Die technisch bedingte sogenannte Übertrocknung führt nach dem Stand der Technik beispielsweise bei Holzfurnieren unter anderem dazu, dass bei deren Weiterverarbeitung zu Schichtholzplatten und Furnierplatten ein wasserhaltiges Bindemittel wie Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat, Phenol-Formaldehyd- Kondensat oder Melamin-Formaldehyd-Kondensat verwendet wird, welches in der Regel einen Wassergehalt zwischen 40 und 60% aufweist. Um einem "Wegsacken" des Kondensat-Leims in das stark hydrophile Holzfurnier vorzubeugen, wird eine hohe Dosis an Kondensat-Leim angewendet oder aufgebracht. Hierdurch wird regelmäßig auch eine zu hohe Wassermenge in das Endprodukt (die Schichtstoffplatte oder Furnierplatte) eingebracht, die wiederum durch Energieeinsatz in der Verleimpresse zum Verdampfen gebracht werden muss, um die Endfeuchtigkeit des Endprodukts auf die Ebene der Gleichgewichts- Feuchtigkeit abzusenken.

Die Industrie bietet jedoch die genannten Bindemittel auch als trockenes Pulver an, welches etwas aufwendiger in der Produktion, dafür billiger im Transport und länger und unproblematischer lagerbar ist. Gelänge es, Holzfurniere mit einer geeigneten Mess- und Steuertechnik unabhängig von ihrer Anfangsfeuchtigkeit gleichmäßig auf einen Bereich zwischen 20% und 30% Feuchtigkeit zu trocknen, würde das Trocknen der Holzfurniere weniger als die Hälfte der nach dem Stand der Technik benötigten Energie erfordern, und man könnte anstatt der wasserhaltigen Bindemittel-Flotte das pulverige Bindemittel einsetzen, weil das Bindemittel die zur Kondensation (Härtung) erforderliche Feuchtigkeit in den noch feuchten Holzfurnieren vorfindet. Dieses in Labors nachgewiesene Verfahren scheitert nach dem Stand der Technik in der industriellen Praxis am Fehlen einer maschinellen Vorrichtung, die es erlaubt, einen sicheren Feuchtigkeits-Gehalt an Furnieren im Bereich zwischen 20 und 30% zu erreichen. Hierzu muss gesagt werden, dass ein zu hoher Gehalt an Wasser in den Komponenten die Aushärtung des Kondensat-Bindemittels verhindert, weshalb eine Feuchtigkeit einzelner Holzfurnierblätter deutlich oberhalb des angestrebten Bereichs genauso zu sogenannten Fehlverleimungen führt wie eine deutlich zu niedrige Feuchtigkeit. Die Steuerung des Feuchtigkeits-Verlaufs muss also mit ausreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfolgen.

Aus der geschilderten Situation ergibt sich für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher flächige hygroskopische Werkstoffe wie Holzfaserplatten, Holzspanplatten, Holzfurniere und dergleichen unabhängig von ihrer Anfangsfeuchtigkeit gleichmäßig auf einen beliebigen, für die nachfolgende Weiterverarbeitung zweckmäßigen, gewünschten Feuchtigkeits-Grad getrocknet und mit welcher solche Werkstoffe unter Verwendung von Druck, Bindemittel und gegebenenfalls Wärme zu Schichtstoffplatten, mehrschichtigen Holzschichtplatten, Furnierplatten, beschichteten Faserplatten und dergleichen verarbeitet werden können.

Die gestellte Aufgabe ist mit einer beheizten Trocknungspresse im Taktverfahren wegen der in dieser vorhandenen Bedingungen nicht lösbar. Gewählt wurde daher ein kontinuierliches oder Durchlaufverfahren und eine Vorrichtung nach einer im Prinzip von bekannten Durchlaufpressen bekannten Bauart mit Pressenrahmen, unterem und oberem Presstisch und Pressbär und mit hydraulischen Presszylindern/Presskolben zur Erzielung des erforderlichen Pressdrucks, der auf die gesamte Arbeitsfläche wirkt, also auf die gesamte Fläche des in der Vorrichtung befindlichen Werkstoffs.

Der Transport des Werkstoffs durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgt durch eine Transporteinheit, vorzugsweise in Form einer im Prinzip bekannten Art kettengeführter Transportplatten, die in Breite und Länge aneinandergefügt eine nahezu geschlossene Fläche bilden, welche zu einem nahezu lückenlosen Wärmeübergang und einem nahezu lückenlosen Druckübertrag auf den Werkstoff führen und welche den Werkstoff von oben und unten halten.

Die Vorschubgeschwindigkeit der Transporteinheit ist regelbar, bleibt aber über den gesamten Bearbeitungsbereich des Werkstoffs konstant. Es gibt also keine Geschwindigkeits-Differenzen. Der Flächendruck auf den Werkstoff wird genügend hoch eingestellt, um den Trocknungs-Schwund zu verhindern, das heißt, dass sich der Schwund lediglich in der Dicken-Dimension des Werkstoffs auswirkt, wo er nicht stört. Hierbei werden automatisch auch Rissbildungen durch Schwinden verhindert. Ebenso werden Verformungen des Werkstoffs dadurch weitestgehend verhindert.

Eine grundlegende Neuerung der vorliegenden Erfindung ist die Art der Wärmeübertragung von der Wärmequelle auf den durchlaufenden Werkstoff. Sie erfolgt im Gegensatz zum Stand der Technik erstens völlig reibungsfrei und zweitens über eine Mehrzahl von Heizelementen, die im unteren und oberen Teil der Vorrichtung jeweils unmittelbar einem Bereich der Transporteinheit und dem von diesem transportierten Bereich des Werkstoffs zugeordnet sind. Die Wärmeübertragung erfolgt im Gegensatz zum Stand der Technik weder durch einen direkten Kontakt, noch über eine offene Flamme, durch Heißluft oder einen fest vorgegebenen Luftspalt, sondern über einen regelbaren Luftspalt zwischen dem jeweiligen Heizelement und dem ihm unmittelbar gegenüber liegenden Bereich der Transporteinheit für den Werkstoff. Der genannte regelbare Luftspalt besitzt mindestens die Höhe, welche durch eine maximal erreichbare Genauigkeit der Bearbeitung gegeben ist, sodass die Wärmeübergabe zwischen Heizelement und Transporteinheit immer reibungsfrei erfolgt.

Hierbei erfolgt eine maximale Wärmeübergabe bei geringst möglich gehaltener Luftspalthöhe. Die Heizelemente werden mittels hydraulisch wirkenden Zylindern und Rückholfedern oder beidseitig wirkenden Zylindern bekannter Bauart bedarfsorientiert näher an die Transporteinheit herangeführt oder weiter entfernt, der Luftspalt also höher oder weniger hoch gestaltet, wodurch die Wärmeübergabemenge trotz gleichbleibender Temperatur der Heizelemente sehr schnell und praktisch trägheitsfrei verändert wird. Die Trägheit der Heizung wird daher nur noch durch das Wärmespeicherungs-Vermögen der Transporteinheit bestimmt. Diese wird durch den Einsatz gering wärmespeichender und stark wärmeleitender Materialien (beispielsweise Aluminium-Legierungen) für die vorzugsweise die Transporteinheit bildenden Transportplatten und durch eine an sich bekannte günstige Formgebung dieser Transportplatten gering gehalten.

Weitere Maßnahmen zum zielgerechten und sparsamen Einsatz der Wärmeenergie und zur Vermeidung oder Verminderung unerwünschten Wärmeübergangs oder Abstrahlung bestehen im Anbringen einer Wärmedämmschicht auf den dem Luftspalt abgewandten Flächen der Heizelemente, in der Wahl der Materialien und Form für die Klemmvorrichtung, welche die Transportplatten spannungsfrei mit den Transportplatten-Stegen verbinden, sowie in der Wahl der Form und des Materials für die Transportplatten-Stege. Durch letzteres bleiben die Druck auf den Werkstoff übertragenden Kettenglieder, Bolzen und deren Führungen im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik im Rücklauf aufgeheizten Transporteinheiten kühl, wodurch die Genauigkeit der Vorrichtung und deren Langlebigkeit und Betriebssicherheit gewährleistet werden, sowie die Belastbarkeit der einzelnen Konstruktionselemente ansteigt.

Um die unkontrollierbaren Unterschiede in der Anfangsfeuchtigkeit der Werkstoffe vor deren Einlauf in die erfindungsgemäße Vorrichtung zu messen, erhält die Vorrichtung erfindungsgemäß bereits in der Einlaufzone eine Serie über die Breite der Vorrichtung verteilte und den ersten in Durchlaufrichtung folgenden Heizelementen steuerungsmäßig zugeordnete kontinuierlich messende Feuchtigkeits-Messgeräte bekannter Bauart, deren Messdaten zur Regelung der Höhe des genannten Luftspaltes zwischen Heizelementen und Transporteinheit verwendet werden. Weitere derartige Feuchtigkeits-Messgeräte folgen innerhalb der Vorrichtung nach Bedarf in einer oder mehreren Reihen, ebenfalls jeweils steuerungsmäßig den in Durchlaufrichtung folgenden Heizelementen zugeordnet. Die Luftspalthöhe kann demnach an jedem einzelnen der Heizelemente oder auch an Gruppen von Heizelementen nach Bedarf verändert werden, wobei die Veränderung von der genannten fertigungsbedingten Mindest-Luftspalthöhe mit maximaler Wärmemengen-Übergabe einerseits und dem viele Millimeter weiten Abrücken mit sofortigem Abbruch jeder nennenswerten Wärmeübergabe andererseits reicht.

Durch diese mehrfache Feuchtigkeits-Messung während des Trocknungsvorgangs und die entsprechend vielfachen, fast trägheitsfrei steuerbaren Wärmeübergabestellen ist sowohl ein differenzierter Energieeinsatz mit entsprechender Energieeinsparung möglich, als auch die Einhaltung einer kontrollierten Endfeuchtigkeit des Werkstoffs, die in praktisch jedem Bereich zwischen dem Nullpunkt und der Anfangsfeuchtigkeit liegen kann. Analog dazu kann mit dieser Vorrichtung die Weiterverarbeitung der getrockneten Werkstoffe zu Verbund- oder Schichtstoff-Endprodukten energiesparend vorgenommen werden, da der Prozess des Abbindens oder Härtens der üblicherweise dazu verwendeten Kondensat-Leime mit einer chemischen Bindung von im Werkstoff oder in der Leimflotte vorhandenem Wasser (Feuchtigkeit) verbunden ist. Das bedeutet, dass der Verbundwerkstoff in Zonen ausgehärteten Kondensat-Leims weniger Feuchtigkeit aufweist als in Zonen mit nicht ausgehärtetem Kondensat-Leim. Somit kann auch dieser Prozess auf dieselbe Weise genau gesteuert werden wie der vorgenannte Trocknungsprozess. Fehlverleimungen in Folge von ungenügender Wärmezufuhr werden genauso vermieden wie ein unnötiges Nachheizen bereits ausgehärteter Zonen. Der Verleimvorgang regelt sich selbsttätig auf eine sichere Aushärtung des Kondensat-Leims bei minimalem Energieeinsatz ein.

Da die Höhe der Transporteinheit in ihrer bevorzugten Form als kettengeführte Transportplatten in Bezug auf die Höhe der Auflagepunkte der Heizelemente fest bleiben muss, sind die Transportketten-Laufschienen der Transporteinheit und die Auflagepunkte der Heizelemente in einem Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung (vorzugsweise dem unteren Bereich) gemeinsam fest auf einem stabilen Presstisch verankert, der seinerseits in einem Pressenrahmen bekannter Ausführung fest verankert ist.

Der andere Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung (vorzugsweise der obere Bereich) muss zur Aufnahme verschieden dicker Werkstoffe im Verhältnis zum feststehenden Bereich in der Höhe verstellbar angeordnet sein. Weiterhin wird dieser höhenverstellbare Bereich, der ebenfalls als stabiler Presstisch ausgeführt ist, durch die eingebauten hydraulisch betätigten Druckelemente bekannter Bauart dergestalt gegen den genannten feststehenden Presstisch gedrückt, dass der Werkstoff zwischen oberem und unterem Teil der Transporteinheit ausreichend festgehalten wird, um ein Trocknungs-Schwinden und ein Verformen des Werkstoffs zu verhindern. Auch auf diesem höhenverstellbaren (vorzugsweise oberen) Presstisch sind die Transportketten-Laufschienen der Transporteinheit und die Auflagepunkte der Heizelemente gemeinsam fest verankert. Damit ist sichergestellt, dass im unteren wie im oberen Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Veränderung des zur Wärmeübergabe dienenden Luftspalts unabhängig von der Dicke des Werkstoffs und unabhängig von dem auf den Werkstoff ausgeübten Flächendruck vorgenommen wird.

Die Heizelemente können in bekannter Weise mit Bohrungen zur Aufnahme von Heizmitteln wie beispielsweise Heißwasser, Thermoöl oder elektrischen Heizstäben versehen werden. Die Heiztemperatur muss lediglich auf einen höchsten gewünschten Punkt eingeregelt werden, da die Übergabe der Temperatur und damit die im Werkstoff gewünschte Temperatur durch die Einstellung des genannten Luftspalts vorgenommen wird.

Die Steuerung der Höhe des Luftspalts ist erfindungsgemäß mit einer Sicherheitsstufe versehen, welche das sofortige weite Abrücken aller Heizelemente von der Transporteinheit (die Absenkung der Wärmeübergabe auf den Wert nahe Null) in dem Fall vornimmt, dass der Vorschub oder der Durchlauf des Werkstoffs aus irgendwelchen Gründen (beispielsweise Stromausfall) stockt. Hierdurch werden automatisch Überhitzungs-Schäden am Werkstoff und die Gefahr eines Brandes vermieden.

Die vorzugsweise als Transporteinheit eingesetzten kettengeführten Transportplatten erhalten auf ihrer dem Werkstoff zugewandten Fläche eingefräste Nuten in bekannter Ausführung zur druckfreien Abführung der aus dem Werkstoff ausdampfenden Feuchtigkeit. In einer möglichen Ausführung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Absaugen dieses Wasserdampfes und zur Rückgewinnung der in diesem enthaltenen Wärmeenergie in bekannter Ausführung versehen werden.

Bei der vorzugsweise mit kettengeführten Transportplatten ausgeführten Transporteinheit werden erfindungsgemäß sowohl bei den nebeneinander laufenden Kettenbahnen als auch bei den übereinander laufenden Kettenbahnen die Transportplatten dergestalt relativ zueinander versetzt, dass sich sowohl bei nebeneinander liegenden als auch bei übereinander liegenden Tranportplatten keine sich deckenden Fugen ergeben. Hierdurch ist sichergestellt, dass sowohl der Flächendruck als auch die Wärmeübergabe an den Werkstoff fugenfrei erfolgen.

Gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich aus der vorliegenden Erfindung einige wesentliche Vorteile.

• a) Bei der Trocknung der Werkstoffe kann unabhängig von deren unterschiedlichen Anfangsfeuchtigkeiten und unabhängig von werkstoffspezifischen Trocknungsverläufen jeder beliebige Endfeuchtigkeits-Bereich zwischen der Anfangsfeuchtigkeit und einem Bereich nahe dem Nullpunkt gewählt und gleichmäßig erreicht werden. Damit wird der Einsatz von pulverförmigen Bindemitteln sowie extrem wasserarmen Bindemitteln ermöglicht an Stelle der bisher verwendeten stark wässrigen Bindemittel-Flotten.
• b) Durch die Trocknung der Werkstoffe auf verfahrenstechnisch gewünschte Endfeuchtigkeiten um 30% oder höher wird ein hoher Prozentsatz an Trocknungsenergie eingespart gegenüber den bisherigen Verfahren, die durchweg eine Übertrocknung anstrebten, weil nur diese messtechnisch und regeltechnisch mit ausreichender Sicherheit erreicht wurde. Das bisherige Verfahren der Übertrocknung mit anschließendem erneutem Wassereintrag bei der Weiterverarbeitung wird ersetzt durch ein Verfahren des gezielten Trocknens auf eine höhere Feuchtigkeitsstufe und den Wegfall des erneuten Wassereintrags bei der Weiterverarbeitung.
• c) Die Werkstoffe werden auf die gesamte Bearbeitungslänge bei der Trocknung soweit unter Druck gehalten, dass ein Trocknungs-Schwund in Breite und Länge der Werkstoffe nicht stattfindet und keine Trocknungs-Rissbildungen und keine Verformungen entstehen. Da der Trocknungs-Schwund beispielsweise bei den für die Furnierplatten-Herstellung häufig verwendeten Pappelholz-Furnieren quer zur Faserrichtung um die 12% beträgt, ist dies ein wesentlicher wirtschaftlicher und ressourcensparender Faktor.
• d) Hygroskopische Werkstoffe sind bei höheren Feuchtigkeits-Gehalten wesentlich flexibler als bei niedrigen Feuchtigkeiten, bei denen häufig Verluste durch Sprödigkeits-Brüche entstehen. Letzteres ist in holzverarbeitenden Betrieben bekannt und gefürchtet. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Feuchtigkeit der Werkstoffe bis zu deren Verarbeitung zu Endprodukten (Verbundplatten, Schichtplatten, Furnierplatten und dergleichen) hoch und die Werkstoffe damit flexibel zu halten, was wesentlich zur Vermeidung von Brüchen beiträgt. Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass die feuchteren Werkstoffe weniger wellig sind als trockenere und damit einen geringeren Druck (weniger Energie) bei ihrer Verpressung zu Endprodukten erfordern. Gegenüber dem Stand der Technik, bei welchem die erstrebte Endfeuchtigkeit des Endproduktes im Zwischenresultat erreicht und energieaufwendig unterschritten wird, wird bei der vorliegenden Erfindung erst bei der Fertigstellung des Endprodukts dessen angestrebte Endfeuchtigkeit erreicht.
• e) Durch die erfindungsgemäße Verbindung des Messens der Werkstoff- Feuchtigkeiten mit der daran anschließenden Regelung der Wärmeübegabe von den Heizelementen auf die Werkstoffe erfolgt auch die Verpressung oder Verleimung von Werkstoffen zu mehrschichtigen Endprodukten (beispielsweise Holzfurniere zu Furnierplatten) im Vergleich zum Stand der Technik sehr energiesparend, da sich der Verleimvorgang selbsttätig auf die sichere Aushärtung des Kondensat-Leims bei minimalem Energieeinsatz einregelt. Sobald das Bindemittel in einem Bereich des Endproduktes ausgehärtet ist, wird der weitere Wärmeübertrag in diesen automatisch durch die Luftspalt-Vergrößerung vermindert oder ganz abgeschaltet.
• f) Der erfindungsgemäße reibungsfreie Wärmeübertrag aus Heizelementen auf die den Werkstoff tragende Transporteinheit über einen regelbaren Luftspalt erlaubt es, die Transporteinheit der Vorrichtung mit geringer Energie anzutreiben und ihren Betrieb verschleißarm zu halten.
• g) Die Beheizung bestimmter Bereiche der Transporteinheit unmittelbar an den Stellen, an welchen ein Wärmeübertrag auf den Werkstoff gewünscht wird, bedeutet gegenüber der pauschalen Beheizung von Transporteinheiten nach dem Stand der Technik eine wesentliche Energieeinsparung und eine bedeutende Verminderung der Wärmeabstrahlung an die umgebende Konstruktion. Die Vorrichtung wird dadurch in ihrer Funktion sicherer und langlebiger und sparsamer im Energieverbrauch.

Die in den Zeichnungen angegebenen Bezugsziffern bedeuten: 1 Unterer Presstisch
2 Untere Transportplatten
2a Obere Transportplatten
3 Klemmvorrichtungen
4 Transportketten-Stege
5 Transportketten mit Laufrollen
6 Transportketten-Laufschienen
7 Untere Heizelemente
7a Obere Heizelemente (angedeutet)
8 Kanäle für ein Heizmedium
9 Dämmung gegen Wärmeabstrahlung
10 Dämmung gegen Wärmeübergang
11 Hydraulisch betätigte Einrichtung zur Luftspalt-Regelung
12 Rückholfeder
13 In der Höhe regelbarer Luftspalt im unteren Vorrichtungs-Bereich
13a In der Höhe regelbarer Luftspalt im oberen Vorrichtungs-Bereich
14 Werkstoff
15 Versetzt angeordnete Fugen zwischen den Transportplattten
16 Erster Feuchtigkeits-Messfühler
17 Vom ersten Feuchtigkeits-Messfühler gesteuertes oberes Heizelement
17a Vom ersten Feuchtigkeits-Messfühler gesteuertes unteres Heizelement
18 Zweiter Feuchtigkeits-Messfühler
19 Vom zweiten Feuchtigkeits-Messfühler gesteuertes oberes Heizelement
19a Vom zweiten Feuchtigkeits-Messfühler gesteuertes unteres Heizelement
20 Dritter Feuchtigkeits-Messfühler
21 Kleiner Luftspalt mit hoher Wärmeübergabe
22 Großer Luftspalt mit niedriger Wärmeübergabe
A Unterer Bereich der Vorrichtung
B Oberer Bereich der Vorrichtung

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung quer zur Durchlaufrichtung mit dem unteren Bereich der Vorrichtung (A) und dem nur angedeuteten oberen Bereich der Vorrichtung (B), dem unteren Presstisch (1), den fest auf diesem Presstisch montierten Transportketten-Laufschienen (6), der ebenfalls fest darauf montierten hydraulisch betätigten Einrichtung zur Luftspalt- Regelung (11) mit einer Rückholfeder (12) und einem auf dieser Einrichtung befestigten, thermisch durch eine Dämmung gegen Wärmeübergang (10) getrennten unteren Heizelement (7). Des weiteren zeigt Fig. 1 die vorzugsweise als Transporteinheit eingesetzten Transportketten mit den Druck aufnehmenden Laufrollen (5), die auf schlank gebauten Transportketten-Stegen (4) über Klemmvorrichtungen (3) die unteren Transportplatten (2) tragen. Diese Transportplatten (2) sind mit einer Dämmung gegen Wärmeabstrahlung (9) versehen und besitzen Kanäle für ein Heizmedium (8). Die Wärmeübergabe aus den unteren Heizelementen (7) erfolgt über den in seiner Höhe regelbaren unteren Luftspalt (13) auf die unteren Transportplatten (2) und von dort auf den zwischen den unteren Tranportplatten (2) und den oberen Transportplatten (2a) unter Druck geführten Werkstoff (14).

Im oberen Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Komponenten spiegelbildlich auf einem oberen, in bekannter Weise hydraulisch höhenverstellbaren Presstisch fest montiert. Fig. 1 zeigt angedeutet die versetzt zu den unteren Transportplatten (2) angeordneten oberen Transportplatten (2a), den oberen Luftspalt (13a) und die oberen Heizelemente (7a).

Fig. 2 zeigt schematisch die in Längsrichtung der Vorrichtung relativ zueinander versetzte Anordnung der kettengeführten Transportplatten, im Vertikalschnitt parallel zur Durchlaufrichtung der Vorrichtung, mit den unteren Transportplatten (2) und den oberen Transportplatten (2a), dem Werkstoff (14), den versetzt angeordneten Fugen zwischen den Transportplatten (15) und der Angabe des unteren Bereichs der Vorrichtung (A) und des oberen Bereichs der Vorrichtung (B).

Fig. 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus der Aufsicht auf die sich durch die Transportplatten ergebenden Flächen für den Transport des Werkstoffs durch die Vorrichtung, mit den versetzt angeordneten Transportplatten (2) respektive (2a) und den versetzt angeordneten Fugen zwischen den Transportplatten (15).

Fig. 4 zeigt schematisch im Längs-Vertikalschnitt einen Ausschnitt aus der Vorrichtung mit unteren Transportplatten (2), oberen Transportplatten (2a) und dem in Pfeilrichtung durchlaufenden Werkstoff (14), mit einem ersten Feuchtigkeits-Messfühler (16) und dem von diesem gesteuerten oberen Heizelement (17) und unteren Heizelement (17a), einem zweiten Feuchtigkeits-Messfühler (18) und dem von diesem gesteuerten oberen Heizelement (19) und unteren Heizelement (19a), einem dritten Feuchtigkeits-Messfühler (20), sowie dem kleinen regelbaren Luftspalt mit hoher Wärmeübergabe (21) und dem großen regelbaren Luftspalt mit geringer Wärmeübergabe (22).

Claims (11)

1. Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Trocknen eines flächigen, hygroskopischen Werkstoffes wie Holzfaserplatten, Holzspanplatten, Holzfurniere und dergleichen, sowie zu dessen kontinuierlicher Verpressung zu Schichtstoff- Werkstoffen wie Schichtstoffplatten, mehrschichtigen Holzschichtplatten, Furnierplatten, beschichteten Faserplatten und dergleichen unter Verwendung von Druck, Bindemittel und eventuell Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit des Werkstoffs vor und während seines Durchlaufs durch die Vorrichtung mehrfach kontinuierlich gemessen und durch eine örtlich, zeitlich und quantitativ geregelte Wärmeübergabe aus Heizelementen auf den Werkstoff gesteuert wird und dass die Regelung der Wärmeübergabemenge durch die Veränderung der Höhe eines Luftspalts zwischen Heizelement oder Heizelementen und der den Werkstoff führenden Transporteinheit praktisch trägheitslos erfolgt.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Regelung der Wärmeübergabemenge zwischen Heizelementen und Transporteinheit bestehende regelbare Luftspalt mindestens die Höhe besitzt, welche durch eine maximal erreichbare Genauigkeit der Bearbeitung gegeben ist, sodass die Wärmeübergabe zwischen Heizelementen und Transporteinheit immer reibungsfrei erfolgt.

3. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Werkstoff führende Transporteinheit vorzugsweise aus einer Mehrzahl von kettengeführten Transportplatten mit den Druck aufnehmenden Laufrollen besteht.

4. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufrichtung des Werkstoffs und/oder quer zur Durchlaufrichtung des Werkstoffs vorzugsweise eine Mehrzahl von Heizelementen eingesetzt wird.

5. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Luftspalts zwischen Heizelementen und Transporteinheit einzeln für jedes Heizelement oder gruppenweise für mehrere Heizelemente geregelt wird.

6. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 4, und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente auf ihren dem Luftspalt abgewandten Flächen eine Wärmedämmschicht erhalten.

7. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Transporteinheit bildenden Transportplatten aus einem gering wärmespeichernden und stark wärmeleitenden Material und die Transportketten- Stege aus einem gering wärmeleitenden Material ausgeführt sind.

8. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der die Transporteinheit bildenden Transportplatten mit den Transportketten-Stegen Klemmvorrichtungen verwendet werden, welche die unterschiedlichen Materialdehnungen aufnehmen können.

9. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Transportplatten-Stege eine schlanke Bauart angewendet wird, die durch eine verstärkte Wärmeabstrahlung die Wärmebelastung der den Druck aufnehmenden Laufrollen absenkt.

10. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise die Transporteinheit bildenden Transportplatten auf den sie tragenden Transportketten dergestalt relativ zueinander versetzt angeordnet sind, dass sich sowohl bei nebeneinander laufenden als auch bei übereinander laufenden Transportplatten keine sich deckenden Trägerplatten- Querfugen und keine sich deckenden Trägerplatten-Längsfugen ergeben.

11. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente im Falle eines nicht beabsichtigten Stillstands des Vorschubs der Transporteinheit zur Vermeidung der Überhitzung des Werkstoffes automatisch auf eine dafür ausreichend hohe Distanz von der Transporteinheit abrücken.