DE10153593A1

DE10153593A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid

Info

Publication number: DE10153593A1
Application number: DE10153593A
Authority: DE
Inventors: Walter Schiegl; Michael Himmelreich
Original assignee: Fritz Egger GmbH and Co OG
Current assignee: Fritz Egger GmbH and Co OG
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2021-11-03
Also published as: PL368277A1; ATE325689T1; BR0213827A; US7588832B2; DK1441884T3; ES2264739T3; CA2464948C; EP1441884A1; WO2003037582A1; CA2464948A1; EP1441884B1; PL206764B1; CZ2004555A3; CN100345671C; RU2288094C2; RU2004116690A; CZ301590B6; US20050064169A1; DE50206760D1; PT1441884E

Abstract

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, das Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittel zu verbessern. DOLLAR A Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern (10, 109) mit einem Bindemittelfluid, mit einem Transportrohr (16, 105) zum Transportieren der Holzfasern (10, 109), mit einem Gebläse (14, 106) zum Erzeugen eines Transportluftstroms, mit einem mit dem Transportrohr (16, 105) verbundenen Führungsrohr (17, 109), mit einem Gebläse (20, 110) zum Erzeugen eines Förderluftstroms im Führungsrohr (17, 109), mit Mitteln (27, 120) zum Zuführen des Bindemittelfluides in das Führungsrohr (17, 109). DOLLAR A Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid, insbesondere zum Trockenbeleimen von Holzfasern. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Herstellen einer Faserplatte sowie die Faserplatte selbst.
Verallgemeinert ausgedrückt, betrifft die Erfindung das Auftragen eines Fluids auf Feststoffpartikel in einem Förderluftstrom.
Die Herstellung von Faserplatten, wie z. B. Mitteldichtefaserplatte (MDF), Hochdichtefaserplatte (HDF) und Faserplatten von sehr geringer Dichte (LDF) nach dem Trockenverfahren ist bekannt. Stückiges Holz wird im Kocher durch die Einwirkung von Druck und Temperatur in einer gesättigten Dampfatmosphäre aufgeschlossen. Das so erweichte, stückige Holz gelangt in den Refiner, in welchem eine mechanische Zerfaserung in feine Holzfasern erfolgt.
Eine Rohrleitung, das sogenannte Blasrohr oder die Blowline, führt das Gemisch aus Dampf, Wasser und Fasern vom Refiner zum Trockner. In der Blowline weisen die Fasern eine sehr hohe Geschwindigkeit im Bereich von 30 bis 100 m/sec auf. Der plötzliche Druckabfall beim Austritt des Wasserdampf-Wasser-Fasergemisches aus der Blowline in den Trockner unterstützt die Vereinzelung der Fasern. Faseragglomerate können so vereinzelt werden, so dass die anschließende Trocknung im Stromrohrtrockner die Fasern effektiv in wenigen Sekunden auf eine Faserfeuchte um ca. 10%, bezogen auf die Trockenmasse, bringt.
Zyklone trennen die getrockneten Fasern vom Luftstrom, und über Fördereinrichtungen werden diese einem Sichter zur Abtrennung von Leimklumpen, Faseragglomeraten oder auch mitgerissenen Anpackungen zugeführt, die sich von der Innenwand des Stromrohrtrockners und/oder von den Zyklonen lösen. Das so behandelte, getrocknete Fasermaterial gelangt zur Formstraße, wo ein Faserkuchen von geringer Dichte (20 bis 30 kg/m³) geformt wird. Unter Einwirkung von Druck und Temperatur wird in einer Presse eine Platte geformt, die eine Stärke von 2 bis 50 mm und eine Dichte zwischen 60 bis 1000 kg/m³ aufweisen kann.
Die zuvor beschriebene, aus dem Stand der Technik bekannte Herstellungstechnologie sieht das Zuführen des Bindemittels zum Gemisch aus Wasser und Holzfasern im Blasrohr vor, also auf dem Weg der Fasern zwischen Refinerausgang und Trocknereingang. Das Bindemittel ist daher ab dem Zuführen zu den Fasern für gewisse Zeit einer hohen Temperatur von weit über 100°C ausgesetzt. Das ist insofern bedeutend, da das Bindemittel in der Presse durch die Einwirkung von Temperatur zur Härtung gebracht werden soll. Übliche Bindemittel sind Kondensationsharze, wie Aminoplaste (Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF), Melamin- Formaldehyd-Harz (MUF) oder Mischungen davon) und/oder Isocyanate (z. B. PMDI). Die Reaktionsfähigkeit der Harze muß den erhöhten Temperaturanforderungen im Zuge des Beleimens und Trocknens insofern angepaßt sein, dass diese sehr träge reagieren. Das spiegelt sich in der Härtungsgeschwindigkeit wider. Vergleicht man den Pressfaktor (Verweilzeit der Platte in Sekunden je Millimeter Plattenstärke in der Presse) so liegt jener einer MDF-Platte im Bereich um 8 bis 12 s/mm jener einer Spanplatte von vergleichbarer Dichte und selber Stärke um 4 s/mm. Daher verfügt eine Plattenpresse mit derselben Größe für Spanplatte eine um ca. 50% höhere Leistung als jene für MDF. Darüber hinaus wird der hohe Pressfaktor für MDF auch von anderen Parametern, wie z. B. Durchwärmung, Dampftransport von außen zur Plattenmitte, Ausdampfverhalten am Pressende, beeinflusst. Der wesentliche Einfluss ist jedoch die träge Reaktivität des Bindemittels.
Versuche der Beschleunigung mit z. B. Härtern oder einer anderen Herstellungsweise der Harze, haben bisher keine Erfolge gebracht, da dadurch die damit verbundene Voraushärtung im Trockner keine Verbesserung der mechanischen Platteneigenschaften oder keine Verringerung des Pressfaktors und/oder keine Verringerung der benötigten Leimmenge erreicht werden konnte.
Zudem ist das Bindemittel im Blasrohr Wasser ausgesetzt, so dass die einsetzbaren Bindemittel auch insoweit eingeschränkt sind. Denn verschiedene Bindemittel, die an sich für die Herstellung von Faserplatten geeignet sind, sind für einen Kontakt mit Wasser nicht oder nur eingeschränkt einsetzbar. Dies gilt insbesondere für Isocyanate. Zwar sind sogenannte gekapselte Isocyanate in Verwendung, die sich prinzipiell für eine Blowlinebeleimung eignen, doch ist eine störungsfreie Fahrweise über mehrere Tage nicht möglich. In der Regel wächst das Blasrohr durch mit Wasser reagierendes Isocyanat zu, und die Anlage muss zur Reinigung abgestellt werden.
Das im Blasrohr befindliche Wasser weist einen geringen ph-Wert auf, der aus der vorgeschaltenen Kochung der Hackschnitzel resultiert. Aminoplaste, wie Harnstoff- Formaldehyd-Harze (UF) und Melamin-Formaldehyd-Harze (MF) sind säurehärtend, wodurch es bereits in der Blasleitung zu einer Voraushärtung kommt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun das technische Problem zugrunde, das Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittel zu verbessern.
Das zuvor aufgezeigte, technische Problem wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 18 gelöst. Im folgenden wird die Erfindung zunächst anhand der einzelnen Verfahrensschritte näher erläutert, bevor die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wird.
Über die konkret auf das Benetzen von Holzfasern gerichteten und nachfolgend beschriebenen Verfahren und Vorrichtung hinaus besteht die Erfindung auch allgemein in einem Auftragen oder Benetzen von Feststoffpartikeln mit einem Fluid, unabhängig davon, ob die Partikel Holzfasern sind und das Fluid ein Bindemittelfluid ist. Die Beschreibung des Benetzens von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid erfolgt somit als bevorzugtes Anwendungsbeispiel.
Das Verfahren zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid nach Anspruch 1 umfaßt die folgenden Schritte.
Die Holzfasern werden entlang eines Transportrohres mit einem Transportluftstrom zu einem Führungsrohr geführt, in dem ein Förderluftstrom erzeugt wird. Das Bindemittelfluid wird von außen zugeführt und im Führungsrohr innerhalb des Förderluftstromes verteilt, wodurch vorzugsweise ein Bindemittelnebel entsteht. Die Holzfasern werden dann im Förderluftstrom zusammen mit dem verteilten Bindemittelfluid gefördert und in Kontakt damit gebracht, so dass die Holzfasern zumindest teilweise mit dem Bindemittelfluid benetzt werden.
Da der Förderluftstrom ausschließlich einem Fördern der Holzfasern dient, können die Parameter Temperatur, Druck und Feuchtigkeit des Förderluftstroms für ein optimales Benetzen der Holzfasern, insbesondere angepasst an die Eigenschaften des Bindemittelfluids, eingestellt werden. Dieses hat den Vorteil, dass effektiver die Menge des den Holzfasern hinzugefügten Bindemittelfluids sehr genau eingestellt werden kann. Dieses kann insbesondere auch hinsichtlich der Eigenschaften des Bindemittelfluids erfolgen, so dass der Anteil des Bindemittels am Gewichtsanteil der Holzfasern gegenüber bisherigen Verfahren verringert werden kann.
In bevorzugter Weise werden die Holzfasern im Führungsrohr im wesentlichen senkrecht nach oben gefördert, wodurch Ablagerungen an Seitenwänden des Führungsrohres vermindert oder gar verhindert werden.
Beispielsweise kann ein Additiv in Form eines Fluids oder in Form eines in einem Fluid dispergierten Feststoffs dem Förderluftstrom zugefügt werden. Die Holzfasern können somit zusätzlich zum Bindemittelfluid auch mit dem Additiv zumindest teilweise benetzt werden. Dadurch ist ein Hinzufügen von Additiven, wie Farbstoffen, Härtern oder Mitteln zur besseren Brandbeständigkeit, in einfacher Weise möglich.
Das zuvor beschriebene Verfahren läßt sich folgendermaßen bei einem Verfahren zum Herstellen einer Faserplatte anwenden. Bei der Faserplatte handelt es sich insbesondere um eine mitteldichte Faserplatte (MDF), eine hochdichte Faserplatte (HDF) oder eine Faserplatte mit geringer Dichte (LDF), die zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem Anteil Bindemittel bestehen.
Zunächst wird in herkömmlicher Weise Holz in einem Kocher unter Einwirkung von Temperatur und Druck aufgeschlossen. Das ausgeschlossene Holz wird mechanisch zerfasert, und das so entstandene Gemisch aus Wasser, Wasserdampf und Holzfasern wird mit Hilfe eines Blasrohres einem Trockner zugeführt. Die Holzfasern werden im Trockner zumindest teilweise vereinzelt und getrocknet.
Die so erzeugten, vereinzelten und getrockneten Holzfasern werden dann mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens in trockenem Zustand mit einem Bindemittelfluid zumindest teilweise benetzt (Trockenbeleimung).
Nachfolgend werden die zumindest teilweise mit Bindemittelfluid benetzten Holzfasern einer Formstraße für ein Herstellen eines Formkuchens zugeführt, und aus dem Formkuchen wird mit Hilfe einer Presse eine Faserplatte erzeugt.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid in einem separaten Verfahrensschritt nach dem Vereinzeln und Trocknen der Holzfasern eröffnet die Möglichkeit, die Holzfasern gezielt mit dem Bindemittel oder auch mit weiteren Additiven zu benetzen. Dadurch lassen sich die Eigenschaften der herzustellenden Faserplatte verbessern.
Das Verfahren setzt prinzipiell keine besonderen Anforderungen an vorgeschaltete oder nachgeschaltete Fertigungsprozesse. So kann es für jede Art des Aufbringens eines Fluids auf eine Faser oder auf feinstückiges, mittels eines Luftstroms transportfähiges Material angewandt werden. Ein vorgeschaltetes Trocknen des Materials ist ebenso wenig zwingend erforderlich, wie eine Weiterverarbeitung, z. B. Plattenformung nach dem Aufbringen des Fluids. Demnach ist das Verfahren geeignet, z. B. Bindemittel aufzubringen auf Mineralfasern (Steinwolledämmprodukte), auf Glasfasern (Glasfaserdämmprodukte) oder auf jede Art natürliche Fasern (Kokos, Jute, Hanf, Sisal) zur Herstellung von Dämmstoffen, Faserformteilen oder ähnliches oder auch auf jede Art synthetischer Fasern. Ebenso kann feinstückiges Material, wie z. B. Holzstaub, Staub aus mineralhaltigem Material (Sande, Quarzsand, Marmorstaub, Korund) oder ähnliches, mit Fluid benetzt werden.
Das Verfahren eignet sich also sowohl als eigenständige Vorrichtung zum Aufbringen eines Fluids auf ein mittels eines Luftstroms transportfähiges Material, als auch für eine Integration dieses Verfahrens in einen Fertigungsprozess.
Die Erfindung betrifft auch eine Faserplatte, insbesondere mitteldichte Faserplatte (MDF), hochdichte Faserplatte (HDF) oder Faserplatte mit geringer Dichte (LDF), bestehend zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem Anteil Bindemittel. Die Faserplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels kleiner als 12 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse des Faseranteils, ist. Vorzugsweise ist der Anteil des Bindemittels kleiner als 10 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse des Faseranteils. Insbesondere ist der Anteil des Bindemittels kleiner als 8 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse des Faseranteils.
Somit kann eine Faserplatte mit einem geringeren Bindemittelanteil als bisher erzeugt werden, wodurch neben Kosteneinsparungen bei der Herstellung auch bessere umweltbezogene Eigenschaften erreicht werden.
Das Bindemittel kann dabei vorzugsweise ein Harnstoff- Formaldehyd-Harz (UF), Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz (MUF) oder ein Isocyanat (PMDI) sein. Jedoch können auch andere Bindemittel, die geeignet sind, eine Faserplatte herzustellen, ebenfalls verwendet werden.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wozu auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs zum Herstellen einer Faserplatte,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Benetzen von Feststoffpartikeln, insbesondere Holzfasern, mit einem Fluid, insbesondere Bindemittelfluid,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Benetzen von Feststoffpartikeln, insbesondere Holzfasern, mit einem Fluid, insbesondere Bindemittelfluid und
Fig. 4 zwei Anordnungen von Mitteln zum Zuführen des Fluids, insbesondere Bindemittelfluids.
Fig. 1 zeigt ein Prinzipschema, wie z. B. die Vorrichtung zum Benetzen der Holzfasern in einem bestehenden Fertigungsprozess zur Herstellung von Faserplatten nach dem Trockenverfahren integriert werden kann. Das Trocknen der Fasern im Stromrohrtrockner 1 erfolgt in bekannter Weise auf eine für den Fertigungsprozess erforderliche Feuchtigkeit von beispielsweise 10%, bezogen auf die Trockenmasse. Vor dem Trocknen können bereits ein Teil des Bindemittels und der Additive auf die Fasern in üblicher Weise im Blasrohr aufgebracht werden. Unter Additiven sind Wachse und Paraffine zur Quellungsvergütung, Mittel zur verbesserten Resistenz gegen biologische Schädlinge, Färbemittel zur individuellen Farbgestaltung der fertigen Platte oder sonstige flüssige, feste und pastöse Komponenten zu verstehen.
Auf das Aufbringen von Bindemitteln und Additiven in bekannter Weise kann aber auch vollständig verzichtet werden, und es wird die gesamte Menge an Bindemittel und Additiven nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die Fasern aufgebracht. Die erforderliche Feuchtigkeit, die die Fasern nach dem Trockner 1 aufweisen sollen, kann von der üblichen Feuchtigkeit (ca. 5 bis 15%) durchaus abweichen. Im Zuge der Behandlung der Holzfasern durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Faserfeuchte ideal an den nachgeschalteten Prozess der Plattenherstellung anzupassen.
Nach dem Trockner 1 gelangen die Fasern zum Abtrennen der Trocknungsluft in den Faserzyklon 2. Ein Fasergebläse 3 übernimmt hier die Fasern und fördert diese in ein in der Regel senkrecht angeordnetes Steigrohr 5, in das zusätzlich Transportluft von einem Gebläse 4 eingebracht wird. Im Steigrohr 5 erfolgt mittels einer Vielzahl von Düsen in einer Nebelzone 6 das Benetzen der Fasern mit Bindemittel und anderen Komponenten, wie z. B. Additiven. Die benetzten Fasern gelangen dann in einen Zyklon 7 und einen Grobgutabscheider 8 (Sichter) und werden dann der üblichen Weiterverarbeitung 9, wie Formung des Faserkuchens und Pressen zur Plattenformung, zugeführt.
Fig. 2 zeigt ein Aufführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das zu benetzende Material 10 wird mit einer Transportvorrichtung 11 in eine Rohrleitung 16 überführt. Der Massenstrom des Materials 10 kann über eine Wägevorrichtung 13 bestimmt werden. Ein Gebläse 14 fördert das Material 10, vermischt mit zusätzlicher Transportluft 15, über eine Transportleitung 16 in ein in der Regel senkrecht stehendes Steigrohr 17. Die Menge der Transportluft 15 soll so groß sein, dass ein störungsfreier Transport des Materials 10 zum Steigrohr 17 gewährleistet ist. Das Gebläse 14 hat zudem die Aufgabe, möglicherweise vorhandene Agglomerate des Materials aufzulösen. Am Ende der Transportleitung 16 kann sich zur homogenen Verteilung des Materials 10 über die Querschnittsfläche des Steigrohres 17 eine Düse 18 befinden, die über spezielle Einbauten 19 zum Stromführen zur besseren Erfüllung dieser Aufgabe verfügen kann.
Die Transportgeschwindigkeit des Materials 10 in der Transportleitung 16 wird - um Ablagerungen zu vermeiden - um 20 m/sec und darüber betragen. Ein Luftgebläse 20 führt dem Steigrohr 17 Luft 23 in ausreichender Menge zur Förderung des Materials 10 zu. Unter Luft ist nicht ausschließlich Luft im Sinne von Umgebungsluft zu verstehen, sondern jede beliebige Art von Gasen und Mischungen davon. Die Luft 23 kann, falls gewünscht, mit einem Heizregister 41 erwärmt werden. Ebenso ist es denkbar, die Feuchtigkeit der Luft 23 mit Vorrichtungen 40 zur Einstellung derselben in einen gewünschten Bereich zu bringen. Diese Vorrichtungen 40 können beispielsweise aus einer Wassereindüsung oder einer Dampfinjektion bestehen, sofern die absolute Luftfeuchtigkeit erhöht werden soll. Zur Absenkung der absoluten Luftfeuchtigkeit sind Kühleinrichtungen zur Kondensation von Wasserdampf aber ebenso denkbar. Die Vorrichtung 40 kann verständlicherweise auch nach dem Heizregister 41 angeordnet sein.
Die Luft 23, die dem Gebläse 20 zugeführt wird, kann Umgebungsluft sein oder aus einem anderen Prozess stammen, wie z. B. aus einem Verbrennungsprozess, Abluft aus einer Gasturbine oder Abluft aus irgendeinem anderen Herstellungsprozess. Auch eine Mischung verschiedener Abluftströme ist möglich. Voraussetzung ist jedenfalls, dass möglicherweise vorhandene gasförmige, dampfförmige oder feste Verunreinigungen die Funktion und Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht stören. Insbesondere können Störungen durch feste und dampfförmige Verunreinigungen hervorgerufen werden, die zum Anbacken an den Innenwandungen der gesamten Vorrichtung und insbesondere im Luftgebläse 20 führen.
Die vom Luftgebläse 20 kommende Luft 23 führt eine Luftleitung 21 dem Steigrohr 17 zu. Einbauten 22 sollen eine Verteilung der Luft 23 über die Querschnittsfläche des Steigrohrs 17 bewerkstelligen bzw. sicherstellen, um ein für die Durchführung des Verfahrens günstiges Strömungsprofil einzustellen. Dieses kann homogen sein oder starke Unterschiede zwischen dem Rand- und dem Kernbereich aufweisen. Die Strömungsverteilung muss nicht zwingend homogen sein. Es kann erforderlich sein, die Verteilung auch auf die Strömungsrichtung hinter den Einbauten 22 befindliche Vorrichtungen, wie z. B. die Düse 18 und die Einbauten 19, abzustimmen.
Einbauten 22 zur Lenkung des Luftstroms sind auch an anderen Stellen, wie z. B. im Steigrohr 17, denkbar. Doch muss im Falle einer Anordnung in Bereichen, in denen bereits Fluid und/oder Material vorhanden sind, berücksichtigt werden, dass Verschmutzungen und/oder Verschleiß der Einbauten 22 möglich sind, welche die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beeinträchtigen.
Im Steigrohr 17 vermischen sich die Luft 23 mit dem Material 10 und der Transportluft 15. Die Geschwindigkeit im Steigrohr 17 wird in Abhängigkeit der aerodynamischen Eigenschaften des Materials so gewählt, dass einerseits ein Transport des Materials 10 ermöglicht wird, andererseits aber Agglomerate des Materials absinken können. Zum Austragen dieser Agglomerate sind Vorrichtungen 24 vorhanden. Die ausgetragenen Agglomerate 25 können je nach Beschaffenheit dem Materialstrom 10 der Transportvorrichtung 11 zugeführt werden; erforderlichenfalls erfolgt eine Auflösung der Agglomerate 25 in einer Aufbereitungsanlage 26.
Die Vorrichtung 24 ist hier als nach unten zusammenlaufender Sammelkonus dargestellt, aber jede andere Ausführungsform ist denkbar, wie z. B. ein Transportband im Bodenbereich des Steigrohres 17 oder eine Schneckenaustragsvorrichtung.
Das von Agglomeraten befreite Gemisch aus Material 10, Transportluft 15 und Förderluft 23 strömt im Steigrohr 17 weiter zur Fluidbenetzungseinheit 27. Diese besteht aus einer Vielzahl von Düsen 28, welche das Fluid 30 als einen feinen Fluidnebel 29 über die Querschnittsfläche des Steigrohres 17 verteilen. Dazu fördert eine Pumpe 31 das Fluid 30 aus einem Vorratstank 32 zu den Düsen 28.
Als Düsen 28 haben sich Hochdruckdüsen nach dem Airless- Prinzip bewährt, aber auch Zerstäubungsvorrichtungen nach allen anderen Prinzipien sind möglich, wie z. B. Luftzerstäubungsdüsen oder Rotationszerstäuber. Hochdruckdüsen nach dem Airless-Prinzip und Rotationszerstäubern erfordern kein zusätzliches Medium, wie z. B. Luft, um den erforderlichen Sprühnebel 29 auszubilden.
Die Pumpe 31 führt den Düsen 28 das Fluid 30 zu. Der Druck hängt von den rheologischen Eigenschaften des Fluids 30 und den Anforderungen an den Fluidnebel 29 hinsichtlich des Durchmessers der einzelnen Fluidtröpfchen ab.
Während das Material 10 durch den Fluidnebel 29 befördert wird, schlagen sich die Fluidtröpfchen am Material 10 nieder und benetzen dieses. Das Benetzen kann durch das Vorhandensein eines elektrischen Potentialunterschieds zwischen den Fluidtröpfchen und dem Material unterstützt werden. Potentialunterschiede können durch Reibung oder das Anlegen verschiedener Spannungspotentiale erreicht werden. Schematisch angedeutet ist eine solche Vorrichtung 33 dadurch, dass die Leitungen für das Fluid 30 von der Pumpe 31 zur Fluidbenetzungseinheit 27 auf Erdpotential liegt.
Zur Unterstützung der Bildung von Potentialunterschieden können bestimmte Bauteile aus einem speziellen Werkstoff gefertigt sein oder über eine spezielle Beschichtung verfügen. Als spezielle Materialien kommen solche in Betracht, die aufgrund der Reibung besonders geeignet sind dafür das Gebläse 14, die Transportleitung 16, die Düse 18 und die Einbauten 19 sowie die Fluid führenden Teile 27, 28, 31 und 32.
Die Fluidbenetzungseinheit 27 besteht aus einer Vielzahl von Düsen 28, die an der strömungsabgewandten Seite angebracht sind.
Das mit Fluid 30 benetzte Material 10 gelangt zur Abtrennung von Luftstrom in einen Materialabscheider 34 und wird einer weiteren Verarbeitung oder Lagerung 35 zugeführt. Die Überluft 36 des Materialabscheiders 34 wird entweder an die Umgebung als Abluft 38 abgegeben (eventuell nach erfolgter Abluftreinigung) oder dem Prozess als Rückluft 37 wieder zugeführt.
Das Verhältnis von Abluft 38 zur Rückluft 37 wird mittels den beiden Regelklappen 39 eingestellt.
Die Querschnitte der Transportleitung 16 und des Steigrohres 17 sind bevorzugt rotationssymmetrisch, aber auch jede andere Querschnittform ist denkbar, wie z. B. quadratisch, rechteckförmig, polygonförmig oder elliptisch.
Eine Ausführungsform für das Aufbringen von Bindemittel bzw. Additiven auf Holzfasern zeigt die Fig. 3. Getrocknete Holzfasern aus dem Trockner werden im Zyklon 101 von der Trocknerluft getrennt und von diesem mittels einer Zellradschleuse 102 ausgetragen. Die Holzfasern 103 weisen üblicherweise eine Feuchtigkeit im Bereich zwischen 5 bis 15% auf. Ein Transportband 104 übernimmt die Holzfasern und fördert diese zur Fasertransportleitung 105. Das Fasergebläse 106 bringt die Holzfasern 103 zusammen mit der Transportluft 107 zur Düse 108, welche die Fasern achsparallel in das Steigrohr 109 entlässt.
Der Durchmesser der Transportleitung 105 ist deutlich geringer, als jener des Steigrohres 109. Ein Durchmesserverhältnis von D1 : D2 = 3 : 1 bis 7 : 1, insbesondere 4 : 1 bis 6 : 1, vorzugsweise von etwa 5 : 1, hat sich als günstig herausgestellt.
Ein Luftgebläse 110 führt dem Steigrohr 109 Luft zu. Zur Regelung der Luftmenge im Steigrohr 109 dient die Umgehungsleitung 111, die in Abhängigkeit von der Stellung der Regelklappe 112 einen Teilstrom der Luft am Steigrohr 109 vorbeiführt und in das Steigrohr vor dessen Einlass in den Zyklon 113 einmündet. Damit wird gewährleistet, dass einerseits der Zyklon 113 unabhängig von der über das Steigrohr 109 geführten Luftmenge am idealen Arbeitspunkt arbeitet und andererseits die für eine optimale Funktionsweise der Vorrichtung benötigte Luftmenge im Steigrohr 109 vorhanden ist.
Einbauten 114 im Einlaufbereich des Steigrohres 109 sollen die einströmende Luft 115 in bekannter Weise über den Querschnitt verteilen. Im Bereich der Düse 108 vermischen sich die Transportluft 107, die Holzfasern 103 und die Luft 115 und bewegen sich rohraufwärts. Eine vertikale Anordnung des Steigrohres 109 bietet für diese Materialart gewisse Vorteile; eine waagrechte oder schräge Anordnung ist ebenso denkbar.
Ein Bindemittel 116 wird von einer Pumpe 118 aus dem Vorratsbehälter 117 in einen Verteiltopf 119 gefördert. Dieser versorgt mehrere Düsenlanzen 120, auf denen eine Vielzahl von Airless-Hochdruckdüsen angeordnet sind. Die Anzahl der Düsen beträgt etwa 20 bis 50 Stück je 1000 kg Holzfasern, die über die Anlage je Stunde geführt werden. Der Druckbereich der Düsen liegt zwischen 10 bis 80 bar, bevorzugt zwischen 20 und 40 bar.
Die Fig. 3 zeigt die Position der Düsenlanzen nach der Düse 108, wodurch ein Kontakt der Düsenlanzen 120 und der Düsen 121 mit den Holzfasern möglich ist. Eine Anordnung in Höhe der Düse 108 oder unterhalb zur Vermeidung des Kontaktes mit den Holzfasern ist aber ebenso denkbar.
Fig. 4 zeigt im Schnitt die Anordnung der Lanzen 120 im Steigrohr 109. So ist eine sternförmige Anordnung (Fig. 4a) der Lanzen 120 mit den Düsen 121 ebenso denkbar wie eine parallele Anordnung (Fig. 4b).
Die Holzfasern 103 strömen in Fig. 3 im Steigrohr 109 durch den Bindemittelnebel 122, wodurch ein gleichmäßiges Benetzen der Fasern erfolgt. Der Zyklon 113 trennt die Fasern vom Luftstrom. Die Abluft aus dem Zyklon kann dem Gebläse 110 über die Rückluftleitung 123 in Abhängigkeit von der Stellung der Regelklappe 125 teilweise wieder zugeführt werden; Überluft wird über die Leitung 124 an die Umgebung abgeführt. Das Heizregister 126 ermöglicht ein Anwärmen der Luft 115. Die so beleimten Holzfasern 103a werden der weiteren Fertigung zugeführt.
Zusätzlich zum Bindemittel können auch Additive auf die Holzfasern aufgebracht werden. Eine Möglichkeit ist die Zuführung als Mischung aus Bindemittel und Additiven; eine getrennte Zuführung mit zwei getrennten Auftragssystemen 120 und 131 und getrennten Düsenebenen ist ebenso möglich. Fig. 3 zeigt diese Variante mit der Vorrichtung 130, wobei die Nebelzone der Additive örtlich getrennt von der Nebelzone 122 sein kann.
Ein gemeinsames Aufbringen von Bindemittel und Additiven in einer einzigen Düsenebene ist ebenso denkbar. Dazu werden bestimmte Lanzen 120 mit Bindemittel beaufschlagt, und andere Lanzen der selben Düsenebene mit Additiven.
Die nachfolgenden Beispiele 1 bis 3 verdeutlichen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.

BEISPIEL 1

In einer Vorrichtung zur Trockenbeleimung von Holzfasern nach Fig. 3 werden ca. 3000 kg/h Holzfasern beleimt. Die Fasern stammen aus einer herkömmlichen MDF- Fertigungslinie nach dem Trockenverfahren. Eine Beleimung über das Blasrohr ist ebenso möglich wie eine Beleimung ausschließlich über die Trockenbeleimungsvorrichtung. Das Führungsrohr ist als senkrechtes Steigrohr ausgebildet mit einem Durchmesserverhältnis Steigrohr zu Transportrohr von 3 : 1.
Die Luftgeschwindigkeit in der Transportleitung beträgt etwa 8-12 m/s; jene des Förderluftstromes im Steigrohr zwischen 20 und 30 m/s.
Es werden herkömmliche MDF-Platten nach der herkömmlichen Blasrohrbeleimung mit folgenden Eigenschaften hergestellt:

Dichte: 760 kg/m³
Leimtype: herkömmlicher UF-Leim
Leimmenge: 12 Gew-% Festharz auf Holzfasertrockenmasse
Wachsemulsion: 0,6% Festwachs, bezogen auf Holzfasertrockenmasse
Plattenstärke: 15 mm
Biegefestigkeit: 35 N/mm²
Biege-Elastizitätsmodul: 3500 N/mm²
Querzugfestigkeit: 1,00 N/mm²
24-Stunden Dickenquellung: 9,0%
Die Beleimung wurde dann insofern verändert, dass 4,5% Leimmenge, bezogen auf die Trockenmasse, über die Blasleitung dosiert wurde und 4,5% über die Trockenbeleimungsvorrichtung. Die Eigenschaften der so hergestellten Platte veränderten sich dadurch nicht signifikant. Das Bindemittel, welches über die Trockenbeleimungsvorrichtung aufgebracht wurde, war deutlich reaktiver als jenes der Blasrohrbeleimung, wodurch der Pressfaktor um etwa 15% von 10 s/mm auf 8,5 s/mm reduziert werden konnte.
Die Beleimung wurde dann insofern verändert dass die gesamte Bindemittelmenge von 5,5%, bezogen auf die Holztrockenmasse, mit der Trockenbeleimungsvorrichtung aufgebracht wurde. Der Pressfaktor konnte auf 7 s/mm reduziert werden. Die Eigenschaften der so hergestellten Platte veränderten sich dadurch nicht signifikant

BEISPIEL 2

Dieselbe Vorrichtung wurde für die Herstellung von HDF- Platten verwendet. Als Bindemittel wurde ein mit 6% Melamin verstärktes UF-Harz verwendet.
Es werden HDF-Platten nach der herkömmlichen Blasrohrbeleimung mit folgenden Eigenschaften hergestellt:

Dichte 900 kg/mg
Leimtype: MUF-Leim 6%ig
Leimmenge: 15 Gew-% Festharz auf Holzfasertrockenmasse
Wachsemulsion: 1,8% Festwachs, bezogen auf Holzfasertrockenmasse
Plattenstärke: 8 mm
Biegefestigkeit: 50 N/mm²
Biege-Elastizitätsmodul: 5000 N/mm²
Querzugfestigkeit: 1,83 N/mm²
24-Stunden Dickenquellung: 10%
Die Beleimung wurde dann, wie in Beispiel 1 beschrieben, auf ein Verhältnis von Blasrohrbeleimung: Trockenbeleimung von 6% : 5% verändert. Die Eigenschaften der so hergestellten HDF-Platte veränderten sich dadurch nicht signifikant. Der Pressfaktor konnte von 9 s/mm auf 7,5 s/mm reduziert werden.
Die Beleimung wurde dann insofern verändert, dass die gesamte Bindemittelmenge von 8%, bezogen auf die Holztrockenmasse, mit der Trockenbeleimungsvorrichtung aufgebracht wurde. Der Pressfaktor konnte auf 6,3 s/mm reduziert werden. Die Eigenschaften der so hergestellten Platte veränderten sich dadurch nicht signifikant.

BEISPIEL 3

In Analogie zu den Beispielen 1 und 2 werden LDF-Platten mit einem Isocyanat als Bindemittel hergestellt. Im konkreten handelt es sich um eine diffusionsoffene Faserplatte, die insbesondere für Dach- und Wandschalungen geeignet ist. Die Platteneigenschaften waren wie folgt:

Dichte: 625 kg/m³
Plattenstärke: 15 mm
Leimmenge: 5%
Wachsemulsion: 2,2 Gew.% Festwachs
Wasserdampfdiffusionswiederstandszahl: ca. 11
Wärmedurchgangskoeffizient k: 6,7 m²K/W
Querzugsfestigkeit: 0,35 N/mm²
Biegefestigkeit: 17,8 N/mm²
Biege-Elastizitästmodul: 2150 N/mm²
24-Stunden Dickenquellung: 9,0%
Die Beleimung wurde wie in nachfolgender Tabelle variiert, ohne eine signifikante Veränderung der Platteneigenschaften zu erhalten:

Claims

1. Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern (10, 109) mit einem Bindemittelfluid,
mit einem Transportrohr (16, 105) zum Transportieren der Holzfasern (10, 109),
mit einem Gebläse (14, 106) zum Erzeugen eines Transportluftstroms,
mit einem mit dem Transportrohr (16, 105) verbundenen Führungsrohr (17, 109),
mit einem Gebläse (20, 110) zum Erzeugen eines Förderluftstroms im Führungsrohr (17, 109),
mit Mitteln (27, 120) zum Zuführen des Bindemittelfluids in das Führungsrohr (17, 109).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (17, 109) als Steigungsrohr ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (17, 109) im wesentlichen senkrecht ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Führungsrohr (17, 109) gerichtete Öffnung (18, 108) des Transportrohres (16, 105) als Düse ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D₁) des Führungsrohres (17, 109) mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser (D₂) der Öffnung (18, 108) des Transportrohres (16, 105).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Durchmesser (D₁ : D₂) zwischen 3 : 1 und 7 : 1, insbesondere zwischen 4 : 1 und 6 : 1 und vorzugsweise bei 5 : 1 liegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung (41, 126) zum Erwärmen des Förderluftstroms in Strömungsrichtung vor der Öffnung des Transportrohres (16, 105) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (40) zum Einstellen der Feuchtigkeit des Förderluftstrom vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungsleitelemente (22, 114) im Förderluftstrom zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (27, 120) zum Zuführen des Bindemittelfluids mindestens eine Düse (28, 121), vorzugsweise eine Mehrzahl von Düsen (28, 121), aufweist.

11. Vorrichtung der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Düse (28, 121) einen Fluidnebel (29, 122) erzeugt.

12. Vorrichtung der Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine sich zumindest teilweise innerhalb des Führungsrohres (17, 109) erstreckende Düsenlanze (27, 120) mit mindestens einer Düse (28, 121) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (33) zum Erzeugen einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen den Holzfasern (10, 109) und den Fluidtröpfchen vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, das eine parallel zum Führungsrohr (17, 109) angeordnete Umgehungsleitung (111) mit einer Regelklappe (112) zum Einstellen der durch das Führungsrohr (17, 109) strömenden Luftmenge vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Mittel (131) zum Zuführen von fluiden oder in einem Fluid dispergierten Additiven vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (27, 120) zum Zuführen des Bindemittelfluids und die Mittel (131) zum Zuführen von Additiven in Strömungsrichtung innerhalb des Führungsrohres (17, 109) nacheinander angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Zuführen des Bindemittelfluids und die Mittel zum Zuführen von Additiven in Strömungsrichtung innerhalb des Führungsrohres (17, 109) in derselben Düseneben angeordnet sind.

18. Verfahren zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid,
bei dem die Holzfasern mit einem Transportluftstrom einem Führungsrohr zugeführt werden,
bei dem im Führungsrohr ein Förderluftstrom erzeugt wird,
bei dem die mit dem Transportluftstrom dem Förderluftstrom zugeführten Holzfasern im Führungsrohr gefördert werden,
bei dem das Bindemittelfluid von außen zugeführt und im Führungsrohr verteilt wird und
bei dem die Holzfasern mit dem verteilten Bindemittelfluid zumindest teilweise benetzt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Holzfasern im Führungsrohr im wesentlichen senkrecht nach oben gefördert werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem ein Additiv in Form eines Fluids oder in Form eines in einem Fluid dispergierten Feststoffs dem Förderluftstrom zugefügt wird und die Holzfasern mit dem Additiv zumindest teilweise benetzt werden.

21. Verfahren zum Herstellen einer Faserplatte, insbesondere einer mitteldichten Faserplatte (MDF), einer hochdichten Faserplatte (HDF) oder einer Faserplatte mit geringer Dichte (LDF), bestehend zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem Anteil Bindemittel,
bei dem Holz in einem Kocher unter Einwirkung von Temperatur und Druck aufgeschlossen,
bei dem das aufgeschlossene Holz mechanisch zerfasert wird,
bei dem das so entstandene Gemisch aus Wasser, Wasserdampf und Holzfasern mit Hilfe eines Blasrohres einem Trockner zugeführt wird,
bei dem im Trockner die Holzfasern zumindest teilweise vereinzelt und getrocknet werden,
bei dem die getrockneten Holzfasern mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 18 bis 20 mit einem Bindemittelfluid zumindest teilweise benetzt werden,
bei dem die zumindest teilweise mit Bindemittelfluid benetzten Holzfasern einer Formstraße für ein Herstellen eines Formkuchens zugeführt werden und
bei dem aus dem Formkuchen mit Hilfe einer Presse eine Faserplatte erzeugt wird.

22. Faserplatte, insbesondere mitteldichte Faserplatte (MDF), hochdichte Faserplatte (HDF) oder Faserplatte mit geringer Dichte (LDF), bestehend zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem Anteil Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels für Aminoplaste kleiner als 12 Gew.-% bzw. für Isocyanat kleiner als 5 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils ist.

23. Faserplatte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels für Aminoplaste kleiner als 10 Gew.-% bzw. für Isocyanat kleiner als 4 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils ist.

24. Faserplatte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels für Aminoplaste kleiner als 8 Gew.-% bzw. für Isocyanat kleiner als 5 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils ist.

25. Faserplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Aminoplast, wie Harnstoff- Formaldehyd-Harz (UF), Melamin-Harnstoff- Formaldehyd-Harz (MUF) oder ein Isocyanat (PMDI) ist.