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Die
der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern
mit einem Bindemittelfluid, mit einem Transportrohr zum Transportieren
der Holzfasern, mit einem Gebläse
zum Erzeugen eines Transportluftstroms, mit einem mit dem Transportrohr
verbundenen Führungsrohr,
mit einem Gebläse
zum Erzeugen eines Förderluftstroms
im Führungsrohr
und mit Mitteln zum Zuführen
des Bindemittelfluides in das Führungsrohr.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Benetzen von Holzfasern
mit einem Bindemittelfluid.
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Verallgemeinert
ausgedrückt,
betrifft die Erfindung das Auftragen eines Fluides auf Feststoffpartikel
in einem Förderluftstrom.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zudem
ist das Bindemittel im Blasrohr Wasser ausgesetzt, so dass die einsetzbaren
Bindemittel auch in soweit 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.
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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.
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Aus
der
DE 199 30 800
A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist es bekannt,
die bereits getrockneten Fasern innerhalb einer in einem Führungsrohr
angeordneten Beleimungszone mit einem Bindemittelfluid zu benetzen.
Dazu werden die getrockneten Fasern über ein Transportrohr, das
in das Führungsrohr übergeht,
der Beleimungszone zugeführt.
Zum Auseinanderreißen
von im Faserstrom enthaltenen Agglomeraten ist der Durchmesser des
Führungsrohres
nur im Bereich der Benetzungszone vergrößert, was zu einer abrupten
Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit
und damit zu Turbulenzen führt.
Nachteilig an einer derartigen Vorrichtung ist zum einen, dass nicht
zuverlässig
sichergestellt ist, dass keine Agglomerate in dem aus benetzten
Fasern bestehenden Strom verbleiben.
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Vergleichbare
Nachteile bestehen auch bei weiteren aus dem Stand der Technik bekannten
Verfahren. So ist es aus der
DE 197 40 676 A1 (D2) bekannt, die Beleimung
in einem Fallrohr durchzuführen,
wobei sich die Fasern von oben nach unten durch einen Bindemittelnebel
bewegen, während
die
EP 0 728 562 A2 (D3) eine
Trockenbeleimung von Holzfasern innerhalb eines Diffusorabschnitts
eines horizontal angeordneten Führungsrohres
offenbart.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nun das technische Problem zugrunde,
eine Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern bereit zu stellen,
bei dem die Holzfasern zuverlässig
gleichmäßig mit
dem Bindemittelfluid benetzt werden und gleichzeitig Agglomerate
aus Fasern aus dem Faserstrom zuverlässig abgeschieden werden.
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Das
zuvor aufgezeigte technische Problem wird durch eine Vorrichtung
nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.
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Über die
Vorrichtung und das nachfolgend beschriebene Verfahren hinaus, die
konkret auf das Benetzen von Holzfasern gerichtet sind, 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.
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Das
Verfahren zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid
nach Anspruch 14 umfaßt
die folgenden Schritte.
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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.
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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 Bindemittelfluides eingestellt werden. Dieses
hat den Vorteil, dass effektiver die Menge des den Holzfasern hinzugefügten Bindemittelfluides
sehr genau eingestellt werden kann. Dieses kann insbesondere auch
hinsichtlich der Eigenschaften des Bindemittelfluides erfolgen,
so dass der Anteil des Bindelmittels am Gewichtsanteil der Holzfasern
gegenüber
bisherigen Verfahren verringert werden kann.
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Da
die Holzfasern im Führungsrohr
im wesentlichen senkrecht nach oben gefördert werden, werden Ablagerungen
an Seitenwänden
des Führungsrohres
vermindert oder gar verhindert.
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In
bevorzugter Ausgestaltung kann ein Additiv in Form eines Fluides
oder in Form eines in einem Fluid dispergierten Feststoffes 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.
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Das
zuvor beschriebene Verfahren läßt sich
auch bei einem Verfahren zum Herstellen einer Faserplatte anwenden.
Bei der Faserplatte handelt es sich dann 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.
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Bei
einem solchen Verfahren 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.
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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).
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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.
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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.
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Das
Verfahren setzt prinzipiell keine besonderen Anforderungen an vorgeschaltete
oder nachgeschaltete Fertigungsprozesse. So kann es für jede Art
des Aufbringens eines Fluides auf eine Faser oder auf feinstückiges,
mittels eines Luftstrom transportfähigen Materials angewandt werden.
Ein vorgeschaltetes Trocknen des Materials ist ebenso wenig zwingend
erforderlich, wie eine Weiterverarbeitung, z.B. Plattenformung nach
dem Aufbringen des Fluides. 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, Faserformteile 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.
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Das
Verfahren eignet sich also sowohl als eigenständiger Prozess zum Aufbringen
eines Fluides auf ein mittels eines Luftstroms transportfähiges Material,
als auch für
eine Integration dieses Verfahrens in einen weitergehenden Fertigungsprozess.
Ein solcher Fertigungsprozess kann, wie bereits dargelegt, die Herstellung
einer Faserplatte, insbesondere mitteldichte Faserplatte (MDF),
hochdichte Faserplatte (HDF) oder Faserplatte mit geringer Dichte
(LDF) bestehend zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem
Anteil Bindemittel sein. Der Anteil des Bindemittels ist dabei kleiner
als 12 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse des Faseranteils ist.
Weiter 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.
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Somit
kann eine Faserplatte mit einem geringeren Bindemittelanteil als
bisher erzeugt werden, wodurch neben Kosteneinsparungen bei der
Herstellung auch bessere umweltbezogene Eigenschaften erreicht werden.
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Das
Bindemittel kann dabei vorzugsweise ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz
(UF), Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz (MUF) oder ein Isocyanat
(PMDI) sein. Jedoch können
auch anderer Bindemittel, die geeignet sind, eine Faserplatte herzustellen,
ebenfalls verwendet werden.
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Im
folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, wozu
auf die beigefügte
Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes zum
Herstellen einer Faserplatte,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Benetzen von Feststoffpartikeln, insbesondere Holzfasern mit
einem Fluid, insbesondere Bindemittelfluid,
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Benetzen von Feststoffpartikeln, insbesondere Holzfasern mit
einem Fluid, insbesondere Bindemittelfluid und
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4 zwei
Anordnungen von Mitteln zum Zuführen
des Fluides, insbesondere Bindemittelfluides.
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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.
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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 nachgeschaltenen Prozess der Plattenherstellung
anzupassen.
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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.
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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.
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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 der selben 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
verständlicher Weise
auch nach dem Heizregister 41 angeordnet sein.
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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 irgend einem 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.
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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
Steigrohr 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.
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Einbauten 22 zur
Lenkung des Luftstromes 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.
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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,
erforderlichen Falls erfolgt eine Auflösung der Agglomerate 25 in
einer Aufbereitungsanlage 26.
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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.
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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.
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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.
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Die
Pumpe 31 führt
den Düsen 28 das
Fluid 30 zu. Der Druck hängt von den rheologischen Eigenschaften
des Fluides 30 und den Anforderungen an den Fluidnebel 29 hinsichtlich
des Durchmessers der einzelnen Fluidtröpfchen ab.
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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 Potentialunterschiedes
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.
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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 für das Gebläse 14, die Transportleitung 16,
die Düse 18 und
die Einbauten 19, sowie die Fluid führenden Teile 27, 28, 31 und 32.
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Die
Fluidbenetzungseinheit 27 besteht aus einer Vielzahl von
Düsen 28,
die an der strömungsabgewandten
Seite angebracht sind.
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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.
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Das
Verhältnis
von Abluft 38 zur Rückluft 37 wird
mittels den beiden Regelklappen 39 eingestellt.
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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.
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Eine
Ausführungsform
für das
Aufbringen von Bindemittel bzw. Additiven auf Holzfasern zeigt die 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die 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.
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4 zeigt
im Schnitt die Anordnung der Lanzen 120 im Steigrohr 109.
So ist eine sternförmige
Anordnung (4a) der Lanzen 120 mit
den Düsen 121 ebenso
denkbar wie eine parallele Anordnung (4b).
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Die
Holzfasern 103 strömen
in 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.
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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. 3 zeigt
diese Variante mit der Vorrichtung 130, wobei die Nebelzone
der Additive örtlich
getrennt von der Nebelzone 122 sein kann.
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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.
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Die
nachfolgenden Beispiele 1 bis 3 verdeutlichen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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BEISPIEL 1:
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In
einer Vorrichtung zur Trockenbeleimung von Holzfasern nach 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.
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Die
Luftgeschwindigkeit in der Transportleitung beträgt etwa 8 – 12 m/s, jene des Förderluftstromes
im Steigrohr zwischen 20 und 30 m/s.
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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 Holzfasertrokkenmasse
Plattenstärke: 15mm
Biegefestigkeit:
35 N/mm2
Biege-Elastizitätsmodul:
3500 N/mm2
Querzugfestigkeit: 1,00
N/mm2
24-Stunden Dickenquellung: 9,0%
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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.
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Die
Beleimung wurde dann insofern verändert dass die gesamte Bindemittelmenge
von 5,5% bezogen auf die Holztrokkenmasse 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
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BEISPIEL 2:
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Die
selbe Vorrichtung wurde für
die Herstellung von HDF-Platten
verwendet. Als Bindemittel wurde ein mit 6% Melamin verstärktes UF-Harz
verwendet.
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Es
werden HDF-Platten nach der herkömmlichen
Blasrohrbeleimung mit folgenden Eigenschaften hergestellt:
Dichte
900 kg/m3
Leimtype: MUF-Leim 6%ig
Leimmenge:
15 Gew-% Festharz auf Holzfasertrockenmasse
Wachsemulsion:
1,8% Festwachs bezogen auf Holzfasertrokkenmasse
Plattenstärke: 8 mm
Biegefestigkeit:
50 N/mm2
Biege-Elastizitätsmodul:
5000 N/mm2
Querzugfestigkeit: 1,83
N/mm2
24-Stunden Dickenquellung: 10
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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.
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Die
Beleimung wurde dann insofern verändert dass die gesamte Bindemittelmenge
von 8% bezogen auf die Holztrokkenmasse 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.
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BEISPIEL 3:
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In
Analogie zu den Beispielen 1 und 2 werden LDF-Platten mit einem
Isocyanat als Bindemittel hergetsellt. Im konkretetn 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: 15mm
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%
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Die
Beleimung wurde wie in nachfolgender Tabelle variiert ohne eine
signifikante Veränderung
der Platteneigenschaften zu erhalten: