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Die Erfindung richtet sich auf ein
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Faserplatten aus durch
ein unter Druck und Wärme
aushärtendes
Bindemittel zusammengehaltenen Fasern bestehenden Plattenwerkstoffen
in einer Doppelbandpresse nach dem Oberbegriffen der Ansprüche 1 und
2.
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Bei der Herstellung von Faserplattenwerkstoffen,
die in Abhängigkeit
ihrer Dichte unter den Kürzeln
HDF (Hochdichte Faserplatten), MDF (Mitteldichte Faserplatten),
LDF (Leichte Faserplatten) und SLDF (Superleichte Faserplatten)
bekannt sind, muß in
der ersten Zone der Preßstrecke
eine erhebliche Wärme
in das Material der Schüttung
eingebracht werden, um die Aushärtereaktion
des Bindemittels durchzuführen.
Die in der Schüttung
enthaltene Feuchtigkeit dient dabei zum Transport der Wärme in die
Schüttung
und Plastifizierung der Schüttung.
In einem hinteren, d.h. nachfolgenden, gegen das Ende der Preßstrecke
hin gelegenen Abschnitt muß die Wärmezufuhr
nicht mehr so groß sein,
sondern es kommt vorwiegend auf die Aufrechterhaltung des Drucks
an, damit eingeleitete Bindungen innerhalb des glatten Materials
nicht durch vorzeitige Entlastung von der völligen Aushärtung wieder aufgerissen werden
und so die Plattenwerkstoffe zerstören.
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Ein gattungsgemäßes, die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und
2 aufweisendes Verfahren ist aus der
DE 198 10 304 C1 bekannt. Bei diesem bekannten
Verfahren bzw. bei der aus dieser bekannten Doppelbandpresse ist
aus den vorstehend genannten Gründen
in einem hinteren Abschnitt der Preßstrecke eine Rückkühlzone vorgesehen,
innerhalb welcher der sich bildenden Bahn zwar Wärme entzogen, jedoch der Druck
zumindest im Wesentlichen aufrechterhalten wird.
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Um die Produktionsgeschwindigkeit
zu erhöhen,
ist eine möglichst
weitgehende Kühlung
in dem unteren Abschnitt der Preßstrecke wünschenswert, da hierdurch in
der Preßstrecke
auf nachgeschaltete Kühleinrichtungen
verzichtet werden kann und Schwankungen in der Schüttung (z.
B. Feuchte, Temperatur) weit weniger die Produktqualität beeinflussen.
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In der nachveröffentlichten
DE 101 06 815 A1 ist ebenfalls
ein Verfahren beschrieben, das die Merkmale der Oberbegriffe der
Ansprüche
1 und 2 aufweist. Um eine Faserplatte mit wenig oder ohne Klebstoff
unter deutlich verkürzter
Presszeit und mit verbesserten Platteneigenschaften herstellen zu können, wird
hierin weiterhin offenbart, die Feuchte der Fasermatte durch Aufsprühen von
Warmwasser unmittelbar vor dem Eintritt in die Presse zu erhöhen und
dann in der Presse durch geeignete Druckführung die Feuchtigkeit der
Fasermatte vor der abschließenden
Aushärtephase
auf einen Bereich von 5-8% einzustellen. Üblicherweise werden Fasermatten
aber mit einer ausreichend hohen Beleimung in eine Rückkühlung aufweisenden
Pressen verarbeitet. Die Verarbeitung eines solchen Bandes ist in
der
DE 101 06 815
A1 nicht vorgesehen.
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Aus der
DE 39 14 106 A1 st ein Verfahren
zur kontinuierlichen Herstellung von Faserplatten bekannt, bei welchem
die Pressgutmatte vor dem Einführen
in den Pressspalt mit Wasserdampf so vorgewärmt wird, dass ihre Feuchte
zumindest annähernd der
Regelfeuchte entspricht und damit eine vorgeheizte Schüttung mit
erhöhter
Fasermattentemperatur dem Presseneinlauf zugeführt wird. Auf diese Weise kann
eine Vorwärmung
erzielt werden, ohne dass durch Dampfeinschlüsse Probleme entstehen und
besondere Entdampfungsmaßnahmen
erforderlich sind. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die
Erwärmung
durch Wasserdampf erfolgt und keine Maßnahmen vorgesehen sind, nach
erfolgter Durchwärmung
der Pressgutmatte eine Abkühlung
des Faserplattenwerkstoffes vorzunehmen. Gleiches gilt für das aus
der WO 98/41372 A1 bekannte Verfahren. Bei beiden Verfahren muss
der in die Matte eingebrachte Wasserdampf nach Erwärmung der
Fasermatte wieder entweichen, was die Produktionsrate beeinträchtigende
verfahrenstechnische Einstellungen der Presse notwenig macht und
ggf. Beschränkungen
hinsichtlich der Geschwindigkeit bei einem gegebenen Pressfaktor
und einer Beleimungsmenge mit sich bringt, die die Produktionsrate
beschränken oder
aber dann zu verminderten Plattenqualitäten führen.
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Schließlich ist aus der
DE- 197 18 772 A1 ein Verfahren
zur Herstellung von Faserplatten aus einem Gemisch von mit Bindemittel
versetzten Fasern bekannt, bei welchem die Pressgutmatte vor Einlauf in
die Presse mittels Hochfrequenz- oder Mikrowellenenergie vorgeheizt
wird. Bei diesem Verfahren ist die Einstellung des Energieeintrages
vor Einlauf der Presse problematisch, da verhindert werden muss, dass
der Leim bereits vor der Presse anzubinden beginnt, da ansonsten
Qualitätseinbußen entstehen und
die Dichten sowie Dickenverhältnisse
zwischen den Außenschichten
und der Mittelschicht problematisch einzustellen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
gattungsgemäßes Verfahren
derart weiterzubilden, daß die
mit der Doppelbandpresse erzielbare Produktionsrate an Faserplatten
bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der gewünschten Platteneigenschaften
erhöht
wird.
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Diese Aufgabe wird in einem ersten
Aspekt durch das in Anspruch 1 in einem zweiten Aspekt durch das
in Anspruch 2 wiedergegebene Verfahren gelöst.
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Überraschenderweise
hat sich gezeigt, daß die
erhöhte
Produktionsrate bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung
der Platteneigenschaften erzielt werden kann, wenn die Schüttung des
zu verpressenden Materials vor dem Einlauf vorgeheizt wird und die
Vorlaufgeschwindigkeit der Bahn in der Pressstrecke und der Pressfaktor
so aufeinander abgestimmt werden, dass bei einem vorgegebenen Beleimungsfaktor
die Restfeuchte in der Pressplatte hinter der Pressstrecke 3 bis
15 % beträgt.
Besonders bevorzugt ist eine Wärmezufuhr,
die die Schüttung
(oder auch Fasermatte) bis maximal 100°C aufheizt. Die Aufheizung kann
auf jede beliebige Weise erfolgen, beispielsweise durch Wasser-
oder Dampfbedüsung
oder auch durch eine Mikrowellenheizung. Überraschenderweise hat sich
weiterhin gezeigt, dass die erhöhte
Produktionsrate bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung
der Platteneigenschaften ebenso erzielt werden kann, wenn einzelne oder
mehrere der am Presseneinlauf variierbaren Verfahrensparameter – Fasermattenfeuchte,
Fasermattentemperatur, Leimart, Beleimungs faktor – sowie
der Verfahrensparameter in der Preßstrecke – Heiztemperatur, Kühltemperatur,
Pressengeschwindigkeit, spezifische Preßdrucke, Preßfaktoren
(d.h. Preßzeit/Plattendicke) – im Hinblick
auf eine zu erzielende Produktionsgeschwindigkeit und Restfeuchte in
dem Plattenwerkstoff nach Verlassen der Pressstrecke eingestellt,
gesteuert oder geregelt wird, und dabei das Verfahren mit einer
Vorlaufgeschwindigkeit von 0,3 bis 120 m/min und einem Pressfaktor
von 3 bis 18 s/mm Plattendicke durchgeführt wird, so dass bei einem
Beleimungsfaktor von 6 bis 28 kg Leim pro 100 kg Fasern die Restfeuchte
der Pressplatte hinter der Pressstrecke 3 bis 15 % beträgt.
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In Ausgestaltung ist es dabei von
Vorteil, wenn die Schüttung
vorgeheizt wird, so dass die Fasermattentemperatur am Einlauf erhöht ist,
was die Erfindung ebenfalls vorsieht.
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Die bevorzugten Variationsbreiten
der zu verändernden
Parameter sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeigneten Doppelbandpresse im Längsschnitt
dargestellt.
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Die als Ganzes mit 100 bezeichnete
Doppelbandpresse dient zur Herstellung von Faserplatten, die aus
mittels eines unter Druck und Wärme
aushärtenden
Bindemittels gebundenen Fasern bestehen. Sie umfaßt ein oberes
Formband 1 aus Stahlblech von etwa 2 bis 3 mm Stärke und
ein ebensolches unteres Formband 2. Zwischen den Formbändern 1, 2 wird
in der Preßstrecke 3 eine
Bahn 4 aus einer Schüttung,
die der Preßstrecke
am Einlauf 60 zugeführt
wird, zusammengepreßt,
die aus dem mit dem Bindemittel versehenen Fasermaterial besteht,
das nach dem Pressen einen der vorgenannten Werkstoffe ergibt.
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Das obere Formband 1 läuft um quer
zur Bahn angeordnete Rollen oder Trommeln 5, 6 um und
kann zwischen diesen Trommeln 5, 6 hydraulisch
gespannt werden. Entsprechend läuft
das Formband 2 über
quer zur Bahn 4 angeordnete Trommeln 11,12 um, die ebenfalls
eine hydraulische Spannung des Formbandes 2 erzielen. Die
Formbänder 1, 2 werden über die
Trommeln angetrieben.
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Die Formbänder 1, 2 laufen
in dem durch die Pfeile 16 angedeuteten Sinn durch die
Vorrichtung. In der Preßstrecke 3 bewegen
sich das untere Trum 1' des
oberen Formbandes 1 und das obere Trum 2' des unteres
Formbandes 2 gleichlaufend dicht übereinander. Die auf der in
der Zeichnung linken Seite auf ein nicht dargestelltes Förderband
aufgebrachte Schüttung 4' wird in die
Preßstrecke 3 hineingezogen und
zwischen den Trums 1', 2' zusammengepreßt. Von
dem Förderband
geht die Schüttung 4' auf ein rollendes
Tablett 7 über,
welches die Schüttung
auf das untere Formband 2 kurz vor dem oberen Scheitel der
Trommel 11 übergibt.
Die auslaufende fertiggepreßte
und ausgehärtete
Bahn 4 des Plattenwerkstoffs wird auf der gemäß der Zeichnung
rechten Seite durch geeignete nicht dargestellte Vorrichtungen geteilt
und hinweggefördert.
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In der Preßstrecke 3 ist im
Innenbereich des Formbandes 1 oberhalb dessen unteren Trums 1' eine obere
Stützkonstruktion 17 vorgesehen,
die mit einer im Innenbereich des unteren Formbandes 2 unterhalb
deren oberen Trums 2' vorgesehenen
unteren Stützkonstruktion 18 zusammenwirkt.
Die Stützkonstruktionen 17, 18 stützen die
der Bahn 4 zugewandten Bereiche der Formbänder 1, 2 gegen
die Bahn 4 ab und pressen sie mit großer Kraft gegeneinander.
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Die Stützkonstruktionen 17, 18 bestehen
jeweils aus einzelnen Trägern 19, 20,
die jeweils paarweise übereinanderliegend
oberhalb und unterhalb der Formbänder 1, 2 und
der Bahn 4 angeordnet sind. Jedes Trägerpaar 19, 20 ist
durch nicht dargestellte seitlich außerhalb der Preßstrecke 3 gelegene starke
Spindeln miteinander verklammert, so daß einzelne kräftemäßig in sich
abgeschlossene Druckglieder gebildet sind.
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Zwischen den Trägern 19, 20 und
den Formbändern 1, 2 befinden
sich starke Stützplatten 26, 27, die
die von den einzelnen Trägern 19, 20 ausgeübte Kraft
ebenflächig
auf die Formbänder 1, 2 und
damit die Bahn 4 übertragen.
Die Stützplatten 26, 27 weisen
quer zur Bahn 4 verlaufende über die Breite durchgehende
Kanäle
auf, durch die ein Wärmeträgermedium
hindurchleitbar ist. Die Kanäle
folgen in Laufrichtung 16 dicht aufeinander und sind an
den Enden durch Rohrkrümmer
miteinander verbunden, so daß Gruppen
von Kanälen
von einem gemeinsamen Wärmeträgermedium
mäanderförmig durchflossen
werden.
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Zwischen den einander zugewandten
Seiten der Stützplatten 26, 27 und
den Formbändern 1, 2 sind
Rollenketten 30 angeordnet, auf denen die Formbänder 1, 2 an
den Stützplatten 26, 27 abrollen und
die endlos in einer vertikalen Längsebene
um die Stützplatten 26, 27 innerhalb
der Formbänder 1, 2 umlaufen.
Die Rollen der Rollenketten 30 übertragen sowohl den Druck
als auch die Wärme
der Stützplatten 26, 27 auf
die Formbänder 1, 2 und
damit die sich bildende Bahn 4. Die Formbänder 1, 2 erfahren
also in der Preßstrecke 3 eine
rein rollende Abstützung.
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Die Preßstrecke 3 ist in
zwei in Laufrichtung 16 der Bahn 4 aufeinandertolgende
Abschnitte 3' und 3'' unterteilt. In dem ersten Abschnitt 3' wird durch
die Beheizung des Wärmeträgermediums
die Wärme
zugeführt,
die eine gewisse Dampfbildung in der zusammengepreßten Schüttung 4' und die Aushärtung des
darin befindlichen Bindemittels bewirkt. Das Wärmeträgermedium, z.B. ein Thermoöl, wird
in einem Wärmetauscher 40 aufgeheizt
und umgewälzt, so
daß das
gerade aufgeheizte Wärmeträgermedium im
Sinnes des Pfeiles 41 am Beginn des ersten Abschnittes 3' zugeführt und
im Sinne des Pfeiles 42 am Ende des ersten Abschnittes
wieder aus den Kanälen der
Stützplatten 26, 27 entnommen
und in einem geschlossenen Kreislauf in den Wärmetauscher 40 zurückgeführt wird.
Der Wärmetauscher
kann, wie dargestellt seinerseits durch ein in einem Heizaggregat 43 mit
Heizregistern 44 aufgeheiztes weiteres Wärmeträgermedium
beaufschlagt werden, oder aber selbst die Heizung enthalten.
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In dem hinteren, d.h. in Laufrichtung 16 der Bahn 4 nachfolgenden
Abschnitt 3'' der Preßstrecke 3 muß der Druck
aufrechterhalten werden, bis das Bindemittel ausgehärtet und
der Dampfdruck ausreichend reduziert ist, da sonst die gerade gebildeten Bindung
in dem Bindemittel wieder aufreissen. Durch die Stützplatten 26'', 27'' dieses
Abschnittes wird ebenfalls ein Wärmeträgermedium
derart umgewälzt, daß es zu
Beginn des Abschnittes 3'' im Sinne des Pfeiles 51 zugeführt und
am Ende des Abschnittes 3'' im Sinne des
Pfeiles 52 wieder entnommen wird.
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Auch hier durchströmt das Wärmeträgermedium
einen Wärmetauscher 50,
in welchem ihn aber keine Wärme
zugeführt,
sondern im Gegenteil ein Teil der in dem ersten Abschnitt 3' zugeführten Wärme, die
durch die Bewegung der Formbänder 1, 2, der
Rollenketten 30 und der Bahn 4 in den hinteren Abschnitt 3'' gelangt ist, wieder entzogen wird.
Die entzogene Wärme
entspannt den Dampf und verringert so den Dampfdruck.
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Die in dem Wärmetauscher 50 entzogene Wärme wird
in einem in der Zeichnung nur symbolisch angedeuteten Aggregat 53 genutzt,
sei es zu Heizzwekken, sei es um an einer auf der linken Seite der
Zeichnung vorgeschalteten Stelle des Verfahrensablaufs zum Anwärmen der
Partikel, zum Trocknen der Partikel, zum Erwärmen von Wasser und/oder Thermoöl oder für ähnliche
Zwecke eingesetzt zu werden. Auf diese Weise wird die Wärmebilanz
der Gesamtanlage verbessert und auch ein Beitrag zum Umweltschutz
geleistet, insofern das Austreten von Stoffen wie Formaldehyd und
dergleichen vermindert wird.
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Die quer zur Bahn 4 in den
Stützplatten
ausgebildeten Kanäle
können
unterschiedlich zu in Laufrichtung 16 aufeinanderfolgenden
Gruppen verbunden sein. Die Hindurchleitung eines weiteren Wärmeträgermediums,
welches nicht beheizt wird, durch den zweiten Abschnitt 3'' kann also auch dann erfolgen,
wenn die Stützplatten 26, 27 und
die Rollenketten 30 über
die gesamte Länge
der Preßstrecke 3 durchgehend
ausgebildet sind.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
jedoch sind die Abschnitte 3', 3'' nicht nur hinsichtlich ihrer Beschickung
mit Wärmeträgermedium,
sondern auch mechanisch voneinander getrennt. In dem ersten Abschnitt 3' liegen nämlich eige ne
Stützplatten 26', 27' einander oberhalb
und unterhalb der Bahn 4 gegenüber, die vom Einlauf bis zu
einer Stelle 28 am Ende des ersten Abschnittes 3' reichen und
von zugehörigen
endlosen Rollenketten 30' umlaufen
sind. An der Stelle 28 beginnen davon getrennte Stützplatten 26'', 27'',
die bis zum Ende der Preßstrecke 3 bzw.
des hinteren Abschnittes 3'' reichen und
von eigenen Rollenketten 30'' umlaufen sind.
Die Trennstelle 28, an der die Formbänder 1, 2 aus
dem ersten Abschnitt 3' in
den hinteren Abschnitt 3'' übergehen, wird
so kurz gemacht, wie es konstruktiv nur möglich ist. Wegen der erforderlichen
Umlenkung der Rollenketten 30', 30'' über einen
Radius beträgt
der unterstützungsfreie
Abschnitt an der Stelle 28 etwa 150 mm, was für den Ausfall
des Plattenwerkstoffs keine Rolle spielt.
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Durch die Unterteilung an der Stelle 28 verbleiben
die vorderen Rollenketten 30' ganz
in dem ersten Abschnitt 3' und
können
keine Wärme
in den hinteren Abschnitt 3'' übertragen.
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Die Wärme, die durch die Formbänder 1, 2 und
die Bahn 4 dem stationären
Betrieb dennoch in den hinteren Abschnitt gelangt, wird zum Teil
in dem Wärmetauscher
50 dem die Stützplatten 26'', 27'' durchströmenden Wärmeträgermedium
entzogen und einer Nutzung zugeführt.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden – wie
eingangs beschrieben – die
variierbaren Verfahrensparameter sowohl des zu verpressenden Materials
am Einlauf 60, als auch der Verfahrensparameter in der
Preßstrecke
im Hinblick auf die zu erzielenden Produktionsgeschwindigkeiten
und Eigenschaften des Plattenwerkstoffs nach Verlassen der Preßstrecke
eingestellt, gesteuert oder geregelt, wobei in den beiden letzten
Fällen
die Doppelbandpresse noch mit in der Zeichnung nicht dargestellten
Einrichtungen zur Erfassung und Beeinflussung der zu variierenden
Verfahrensparameter ausgestattet ist.