DE102006013567A1

DE102006013567A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von Bindemittel auf Partikel, insbesondere Fasern, die durch einen Blasgang gefördert werden

Info

Publication number: DE102006013567A1
Application number: DE102006013567A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Stahl; Gert-Jan Van Der Gulik
Original assignee: Glunz AG
Current assignee: Glunz AG
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-25
Also published as: DE102006013567B4

Abstract

Zum Aufbringen von Bindemittel (4) auf Partikel, insbesondere Lignocellulose haltige Fasern, die in einem Trägergasstrom durch einen Blasgang (1) gefördert werden, wird das Bindemittel (4) zusammen mit einem gasförmigen Fördermedium (6) durch mindestens eine Zweistoffdüse (5) in den Blasgang (1) eingebracht. Dabei trägt das Druckverhältnis zwischen dem Druck, mit dem das gasförmige Fördermedium (6) der Zweistoffdüse (5) zugeführt wird, und dem Druck in dem Blasgang (1) im Bereich der Zweistoffdüse (5) mindestens 2 zu 1.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen von Bindemittel auf Partikel, insbesondere Lignocellulose haltige Fasern, die in einem Trägergasstrom durch einen Blasgang gefördert werden, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des nebengeordneten Patentanspruchs 14.

STAND DER TECHNIK

Bei der Herstellung von Faserplatten, insbesondere mitteldichten Faserplatten (MDF) ist es eine übliche Vorgehensweise, Holzhackschnitzel in einem Refiner unter Einwirkung von Feuchtigkeit, Druck und Temperatur zu zerfasern. Die Fasern werden dann unter teilweiser Entspannung des Drucks, um sie zu vereinzeln, in einen Blasgang übergeben. Hierbei verdampft Feuchtigkeit und Wasserdampf fördert die Fasern durch den Blasgang zu einem Trockner, in dem unter Zuführung trockener Heißluft eine für die Faserplattenherstellung gewünschte Faserfeuchte eingestellt wird. Bereits im Blasgang oder erst nach dem Trockner in wird Bindemittel auf die Fasern aufgebracht. Aus den derart beleimten Fasern wird eine Matte als Vorform der Holzfaserplatte geformt. Diese Matte wird in einer Heißpresse zu der Holzfaserplatte heiß verpresst, wobei das Bindemittel aushärtet und die einzelnen Fasern miteinander verklebt.

Zum Aufbringen des Bindemittels auf die Holzfasern ist es bei der Herstellung von MDF bekannt, das Bindemittel in den Blasgang einzusprühen, d. h. auf die durch den Blasgang geförderten Fasern aufzusprühen. Dabei kann das Bindemittel mit Wasser verdünnt oder in Wasser emulgiert werden, um das in dem Blasgang injizierte Volumen zu erhöhen. Das erhöhte Volumen ermöglicht eine leichtere gleichmäßige Verteilung des Bindemittels über die Fasern. Es ist auch bekannt, das Bindemittel zusammen mit einem gasförmigen Fördermedium, d. h. konkret Druckluft, durch eine oder mehrere Zweistoffdüsen auf die Fasern in dem Blasgang aufzusprühen.

Neben der Beleimung der Fasern mit dem Bindemittel im Blasgang ist die so genannte Trockenbeleimung bekannt, bei der die Fasern erst nach dem Trockner, also nachdem die Faserfeuchte bereits auf ein reduziertes Maß eingestellt wurde, beleimt werden. Dies kann in Trommelmischern, aber auch mit Hilfe statischer Mischanordnungen durchgeführt werden, durch die die Fasern in einem Luftstrom hindurchgeführt werden.

Vorteil der Trockenbeleimung gegenüber den bekannten Verfahren der Beleimung im Blasgang ist ein deutlich geringerer Verbrauch an Bindemittel, um Holzfaserplatten einer bestimmten Qualität herzustellen. Dies wird gemeinhin darauf zurückgeführt, dass das Bindemittel, das bereits im Blasgang auf die Fasern aufgebracht wird, durch die thermischen Einflüsse im Trockner in nennenswerten Anteilen inaktiviert wird und entsprechend mehr Bindemittel eingesetzt werden muss, um diese Inaktivierung zu kompensieren. Umgekehrt ist der Investitionsaufwand für eine Trockenbeleimung sehr groß und auch der zusätzliche Energieaufwand, um eine Vorrichtung zur Trockenbeleimung, insbesondere wenn diese mit statischen Mischern arbeitet, zu betreiben, ist nicht unerheblich. Ohne eine sehr starke Durchmischung der Fasern bei der Trockenbeleimung treten sehr schnell die Qualität der Holzfaserplatten herabsetzende Leimflecken auf, die aufgrund der inhomogenen Verteilung des Bindemittels auch mit einem erhöhten Bindemittelverbrauch bei Einhaltung einer bestimmten Qualität der Holzfaserplatten verbunden sind.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beleimung im Blasgang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, das den erhöhten Bindemittelverbrauch der Beleimung im Blasgang gegenüber einer Trockenbeleimung wesentlich reduziert. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des verbesserten Verfahrens aufgezeigt werden.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2-13 beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in dem nebengeordneten Patentanspruch 14 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen der neuen Vorrichtungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 15-21 beschrieben.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bei dem neuen Verfahren wird das Bindemittel zusammen mit einem gasförmigen Fördermedium, bei dem es sich allein aus Kostengründen in aller Regel um Druckluft handeln wird, durch mindestens eine Zweistoffdüse in de Blasgang eingebracht, wobei das Druckverhältnis zwischen dem Druck, in dem das gasförmige Fördermedium der Zweistoffdüse zugeführt wird, und dem Druck in dem Blasgang im Bereich der Zweistoffdüse mindestens 2 zu 1 beträgt. Allein durch die Verwendung einer Zweistoffdüse, die aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, wird die angestrebte Reduktion bei dem Bindemittelverbrauch nicht erreicht. Vielmehr muss das Druckverhältnis, mit dem die Zweistoffdüse in Bezug auf das Fördermedium gegenüber dem Innenraum des Blasgangs betrieben wird, eine Größe von allermindestens 2 zu 1 aufweisen, damit das mit dem Fördermedium vermischte Bindemittel nicht nur in feine Partikel zerstäubt wird, sondern diese Partikel auch nennenswert in den Strom der Fasern, die durch den Blasgang gefördert werden, eindringen können. Im Vorfeld der vorliegenden Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass bei allen bislang zum Einsprühen von Bindemittel in einen Blasgang angewendeten Verfahren der aus der jeweils eingesetzten Düse austretende Bindemittelstrahl von dem Faserstrom sofort längs der Wandung des Blasgangs umgelenkt wurde und nicht nennenswert in den Faserstrom eindringen konnte. Dies gilt auch bei der aus dem Stand der Technik bekannten Verwendung einer Zweistoffdüse, wenn diese mit der normalerweise verfügbaren Druckluft von maximal 8 bar betrieben wird, so dass sich gegenüber dem Druck im Inneren des Blasgangs, der im üblichen Anbringungsbereich von Bindemitteldüsen bei etwa 5 bar liegt, nur ein Druckverhältnis von maximal 1,6 zu 1 erreicht wird. Erst ab dem deutlich darüber liegenden Druckverhältnis von mindestens 2 zu 1 beginnt der Strahl des Bindemittels in dem Fördermedium nennenswert in den Faserstrom durch den Blasgang einzutreten. Zugleich wird die Zerstäubung des Bindemittels durch das Fördermedium verbessert, so dass dieses besonders fein verteilt vorliegt und sich entsprechend besonders gut über die Fasern verteilt. Obwohl für das neue Verfahren Druckluft unter vergleichsweise hohem Druck, um das erfindungsgemäße Druckverhältnis zu erreichen, in erheblichen Volumina bereitgestellt werden muss, was sowohl mit apparativem Aufwand als auch mit Energiekosten verbunden ist, wird dieser Einsatz durch die erzielte Einsparung an Bindemittel weit überkompensiert. Der Energieeinsatz für die Erzielung der Bindemitteleinsparung ist dabei geringer als bei einer hochwertigen Trockenbeleimung, so dass das neue Verfahren vor dem Hintergrund steigende Energiepreise grundsätzliche Vorteile gegenüber der Trockenbeleimung aufweist, zumal es mit erheblich niedrigeren Investitionskosten umsetzbar ist. Es versteht sich, dass ein noch höheres Druckverhältnis bei dem neuen Verfahren von Vorteil ist. So sollte ein Druckverhältnis von mindestens 2,5 zu 1 angestrebt werden, vorzugsweise ein Druckverhältnis von mindestens 3 zu 1. Spätestens bei diesen erhöhten Druckverhältnissen bildet das aus der Zweistoffdüse austretende Fördermedium einen Bereich aus, in dem es sich mit Überschall bewegt. Das durch diesen Bereich hindurch und aus diesem Bereich austretende Bindemittel wird sehr fein zerstäubt und weit in den Faserstrom in den Blasgang hinein getragen.

Bei den zur Durchführung des neuen Verfahrens bevorzugten Zweistoffdüsen wird das Fördermedium erst vor der Düsenmündung in den Blasgang mit dem Bindemittel in Kontakt gebracht. So wird ein Verstopfen der Zweistoffdüse bei Unterbrechungen der Zufuhr des Fördermediums grundsätzlich verhindert.

Der freie Querschnitt des Blasgangs wird vorzugsweise in oder vor dem Bereich der Düsenmündung in dem Blasgang vorübergehend verengt, um durch die anschließende Aufweitung einerseits Turbulenzen in dem Faserstrom zu erzeugen, die die Verteilung der feinen Bindemitteltröpfchen über die Fasern fördern, und um andererseits Kräfte zu erzeugen, die in dem Faserstrom vorhandene Faseragglomerate desintegrieren.

Bei dem neuen Verfahren wird das Bindemittel in dem Fördermedium sehr fein zerstäubt. Aus der sehr großen Oberfläche der feinen Bindemitteltröpfchen kann eine Neigung zur Kondensation zu größeren Tropfen resultieren. Diese Neigung kann durch Zugabe von Chemikalien, die die Oberflächenspannung des Bindemittels herabsetzen, verringert werden. Derartige, die Oberflächenspannung reduzierende Mittel sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Sie können in Mengen von 0,1-1 % bezogen auf die aus dem Bindemittel resultierende Trockenmasse (atro Festharz) eingesetzt werden.

Das neue Verfahren verwendet große Mengen an Fördermedium, um das Bindemittel zu zerstäuben und in den Faserstrom durch den Blasgang hineinzubringen. Dabei kann auf den gleichzeitigen Einsatz von Wasser oder anderen Verdünnungsmitteln für das Bindemittel ganz oder zumindest teilweise verzichtet werden, so dass dieses der Zweistoffdüse in konzentrierter Form zugeführt wird. Hierdurch wird ein zusätzlicher Eintrag von Feuchtigkeit in den Faserstrom vermieden, die anschließend unter Einsatz von Trocknungsenergie im Trockner wieder entfernt werden müsste.

Neben dem Druck, mit dem das Fördermedium der Zweistoffdüse zugeführt wird, spielen der Durchsatz des Fördermediums durch die Zweistoffdüse und das Verhältnis des Durchsatzes des Fördermediums und des Bindemittels durch die Zweistoffdüse für die Funktion des neuen Verfahrens eine erhebliche Rolle. Wie bereits angedeutet wurde, wird angestrebt, dass sich vor der Zweistoffdüse ein Überschallströmungsgebiet des Fördermediums ausbildet. Bei Einsatz von Druckluft als Fördermedium wird hierzu je nach Ort der Zweistoffdüse längs des Blasgangs, also je nach dem Druck im Inneren des Blasgangs am Ort der Feinstoffdüse ein Druckluftdurchsatz durch die Zweistoffdüse in dem Bereich von 100 bis 500 Nm³/h benötigt.

Allgemein liegt die Geschwindigkeit der aus der Zweistoffdüse austretenden Druckluft in dem Bereich von 250 bis 600 m/s; sie kann also auch eine schnelle Unterschallgeschwindigkeit sein. Das Bindemittel wird hingegen mit einer typischen Geschwindigkeit von 1 bis 20 m/s von der Zweistoffdüse abgegeben. Es wird dann durch die viel schnellere Druckluft beschleunigt und zerstäubt. Die Geschwindigkeit der Fasern durch den Blasgang liegt im Vergleich dazu typischerweise in dem Bereich von 20 bis 350 m/s. Es versteht sich, dass bei höheren Geschwindigkeiten der Fasern innerhalb dieses Bereichs auch höhere Geschwindigkeiten zumindest der Druckluft innerhalb des oben angegebenen Bereichs sinnvoll sind.

Das Verhältnis von Druckluft- zu Bindemitteldurchsatz durch die Zweistoffdüse liegt bei dem neuen Verfahren typischerweise innerhalb eines Bereichs von 0,15-0,9 kg Druckluft/1 kg Bindemittel.

Um eine bestimmte Menge an Bindemittel pro Zeiteinheit auf die durch den Blasgang geförderten Fasern aufzubringen, kann es statt einer Erhöhung des Durchsatzes durch eine Zweistoffdüse sinnvoller sein, mehrere Zweistoffdüsen einzusetzen. Diese werden vorzugsweise so ausgerichtet, dass sich Ihre Austrittsrichtungen innerhalb des Blasgangs schneiden, Indem die Bindemittelstrahlen an dem Schnittpunkt aufeinander treffen und sich gegenseitig ablenken, wird ein unerwünschtes Hindurchblasen des Bindemittels durch den Faserstrom effektiv verhindert.

Das Bindemittel ist bei dem neuen Verfahren nicht auf einige wenige Bindemittel beschränkt. Vielmehr können alle üblichen in der Holzwerkstoffindustrie eingesetzten Bindemittel verwendet werden. Hierzu zählen Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Tanninharze, Isocyanatharze, wie beispielsweise MDI, und deren Mischungen. Die Dichte des Bindemittels kann sich so in einem Bereich von 0,8-1,3 g/cm³ bewegen. Die Viskosität des Bindemittels kann von 10-1000 mPas reichen, d. h. von dünnflüssig bis viskos. Auch bei viskosem Bindemittel ist kein Zusatz eines Verdünnungsmittels zwingend erforderlich. Dem Bindemittel können auch verschiedene Additive zugesetzt werden, die zusammen mit dem Bindemittel auf die Fasern gesprüht werden. Hierzu zählen beispielsweise Harnstofflösungen, Parafinemulsionen. Härter Katalysatoren und Isocyanate.

Bei einem üblichen Blasgang zwischen einem Refiner und einem Trockner beträgt der Überdruck im Inneren des Blasgangs direkt hinter dem Refiner etwa 7 bar, wobei sich der Überdruck bis zum Eintritt des Blasgangs in den Trockner abbaut. Um das angestrebte Druckverhältnis von mindestens 2 zu 1 mit möglichst geringem Aufwand zu realisieren, dürfte das Bindemittel mit der Zweistoffdüse erst kurz vor dem Eintritt des Faserstroms in den Trockner aufgesprüht werden, d. h. dort, wo nur ein geringer Überdruck in dem Blasgang herrscht. Dieser Ort der Zweistoffdüse wäre aber mit dem Nachteil verbunden, dass nur noch sehr kurze Zeit zur Verfügung stünde, in der sich die Fasern mit dem Bindemittel vermischen könnten und sich das Bindemittel an die Fasern anlagern könnte, bevor die Heißlust in dem Trockner auf das Bindemittel und die Fasern einwirkt. Es ist davon auszugehen, dass reine Bindemitteltröpfchen, die sich noch nicht an feuchte Fasern angelagert haben, von der Heißluft in dem Trockner vergleichsweise stark inaktiviert werden. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, das Bindemittel nicht direkt vor der Mündung des Blasgangs in den Trockner mit der Zweistoffdüse aufzubringen. Wegen der bereits diskutierten Druckverhältnisse macht es aber auch keinen Sinn, zu weit von der Mündung des Blasgangs in den Trockner abzurücken. Typischerweise wird das Bindemittel bei dem neuen Verfahren daher in dem Bereich eines von einem Refiner zu einem Trockner führenden Blasgangs eingebracht, in dem ein Überdruck in dem Blasgang auf 50 bis 20 % seines Maximalwerts abgefallen ist.

Eine Austrittsrichtung des Bindemittels aus der Zweistoffdüse ist bei dem neuen Verfahren zu einer Förderrichtung der Fasern durch den Blasgang typischerweise unter einem Winkel ungleich 90° ausgerichtet sein. Bevorzugt ist ein Winkel von 15 bis 60°, so dass das Bindemittel schräg von hinten auf den Faserstrom aufgesprüht wird. Durch die hohe Geschwindigkeit des das Bindemittel mitreißenden Fördermediums dringt das Bindemittel trotzdem in den Faserstrom ein, und dieser wird durch das Fördermedium des Bindemittels auch in gewollter Weise aufgewirbelt.

Alternativ ist es möglich, dass eine Austrittsrichtung des Bindemittels aus der Zweistoffdüse einer Förderrichtung der Partikel durch den Blasgang entgegengerichtet wird. So kann die Zweistoffdüse auch auf der Mittelachse des Blasrohrs angeordnet sein, wobei die Austrittsrichtung des Bindemittels aus der Zweistoffdüse der Förderrichtung der Partikel durch den Blasgang diametral entgegengerichtet ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Bindemittel durch den Faserstrom hindurch tritt und an die gegenüberliegende Wandung des Blasgangs gelangt, ohne sich über die Fasern zu verteilen. Ein derartiges ungewolltes Hindurchtreten des Bindemittels durch den Faserstrom kann auch dadurch verhindert werden, dass sich mehrere Zweistoffdüsen über den freien Querschnitt des Blasgangs hinweg gegenüberliegen, so dass die von ihnen ausgehenden Strahlen des Bindemittels auf der Mittelachse des Blasgangs zusammentreffen.

Die neue Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens weist eine vergleichsweise groß dimensionierte Druckluftquelle auf, um ausreichend große Mengen an Druckluft mit ausreichend großem Überdruck bereitzustellen.

Wenn der Blasgang der neuen Vorrichtung im Bereich der Zweistoffdüse vorübergehend verengt ist, kann dies durch stromauf der Zweistoffdüse angeordnete Schikanen mit trapezförmigem, in der Strömungsrichtung ansteigendem Querschnitt bewirkt werden. Dabei bedeutet die Trapezform der Schikanen, dass diese an ihrer an die Wandung des Blasrohrs angesetzten Basis eine geringere Breite aufweisen als an ihrem freien Ende in dem Blasrohr. Durch den trapezförmigen Querschnitt der Schikanen wird die Verwirbelung des Faserstroms im Vergleich zu der damit einhergehenden Querschnittsverengung maximiert. Ganz grundsätzlich ist es anzustreben, dass die Fasern über den gesamten Querschnitt des Blasgangs verteilt sind, wenn das Bindemittel über die Zweistoffdüse auf sie aufgesprüht wird, da eine Lokalisierung der Fasern auf nur einen Teilbereich des Querschnitts des Blasgangs ein Eindringen des Bindemittels in den Faserstrom unnötig behindert. Wenn also beispielsweise die Zweistoffdüse im Anschluss an einen Bogen des Blasgangs vorgesehen ist, in dem sich der Faserstrom an der äußeren Wandung des Blasgangs konzentriert, so muss mit geeigneten Maßnahmen dafür Sorge getragen werden, dass sich der Faserstrom wieder über den vollen Querschnitt des Blasgangs verteilt. Hierzu kann neben den bereits erwähnten Schikanen der freie Querschnitt des Blasgangs nach dem Bogen exzentrisch nach außen versetzt fortgeführt werden und/oder es kann eine vorübergehende Verengung des freien Querschnitts des Blasgangs mit Düsenwirkung vorgesehen werden.

Weitere Details der neuen Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens wurden bereits bei der Erläuterung des neuen Verfahrens mit angesprochen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt die Anordnung einer Zweistoffdüse an einem Blasgang, um Bindemittel auf in einem Fördergasstrom durch den Blasgang geförderte Fasern aufzubringen.
2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch den Austrittsbereich der Zweistoffdüse gemäß 1 beim Einbringen von Bindemittel mit Druckluft als Fördermedium in dem Blasgang.
3 zeigt einen Querschnitt durch eine trapezförmige Schikane, die stromauf der Zweistoffdüse in dem Blasgang gemäß 1 angeordnet ist.
4 zeigt eine Anordnung mehrerer über dem Umfang eines Blasgangs verteilter Zweistoffdüsen.
5 zeigt die Anordnung von zwei Zweistoffdüsen im Anschluss an einen Bogen eines Blasgangs; und
6 zeigt schematisch den Verlauf eines Blasgangs von einem Refiner zu einem Trockner und die Anordnung einer dem Faserstrom durch den Blasgang auf der Achse des Blasgangs entgegen gerichteten Zweistoffdüse im dritten Viertel des Blasgangs.
FIGURENBESCHREIBUNG
In 1 ist ein Abschnitt eines Blasgangs 1 skizziert, der insgesamt über eine Länge von einigen 10 m von einem Refiner 2 zu einem Trockner 3 führt. In dem Refiner 2 wird Holz unter Anwendung von Feuchtigkeit, erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zerfasert und dann unter teilweiser Entspannung des Drucks in den Blasgang 1 übergeben, um die Fasern zu vereinzeln. Die Fasern werden anschließend in dem aufgrund der Druckentspannung aus der Feuchtigkeit entstandenen Wasserdampf durch den Blasgang 1 zu dem Trockner 3 gefördert, in dem die Faserfeuchte auf ein für die Herstellung von Faserplatten gewünschtes Maß eingestellt wird. Hierzu wird dem Faserstrom in der Regel trockene Heißluft zugesetzt. In dem Blasgang 1 erfolgt die Beleimung der Fasern bereits vor dem Trockner 3, indem Bindemittel 4 über eine Zweistoffdüse 5 auf den Faserstrom durch den Blasgang 1 aufgesprüht wird. Als zweite Substanz und Fördermedium für das Bindemittel 4 tritt Druckluft 6 durch die Zweistoffdüse 5 hindurch, die von einer Druckluftquelle 7 bereitgestellt wird. Auch das Bindemittel 4 wird der Zweistoffdüse 5 aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter 8 zugeführt. Die Zweistoffdüse 5 ist mit ihrer Austrittsrichtung 9 gegenüber der Förderrichtung 10 der Faser durch den Blasgang 1 geneigt ausgerichtet, so dass das Bindemittel 4 unter einem Winkel 11 von 15-60° schräg von hinten auf den Faserstrom auftrifft. Der Faserstrahl wird durch eine stromauf der Zweistoffdüse 5 angeordnete Schikane 12 in den Blasgang 1 über den gesamten Querschnitt des Blasgangs 1 verwirbelt. Überdies ist im Bereich der Zweistoffdüse 5 eine vorübergehende Verengung 13 des freien Querschnitts des Blasgangs 1 vorgesehen, in deren Anschluss ebenfalls eine Verwirbelung der Fasern erfolgt. Hierdurch werden die Fasern mit dem Bindemittel vermischt, und es treten Kräfte auf die Fasern auf, die in dem Faserstrom noch vorhandene Faseragglomerate desintegrieren.
Details zu der Zweistoffdüse 5 gehen aus 2 hervor, die einen Querschnitt durch die Mündung der Zweistoffdüse 5 in den Blasgang 1 wiedergibt. Die Zweistoffdüse 5 weist zwei getrennte Passagen 14 und 15 für das Bindemittel 4 einerseits und die Druckluft 6 als Fördermedium andererseits auf. Konkret ist die zentrale Passage 14 für das Bindemittel 4 und die ringförmig darum angeordnete Passage 15 für die Druckluft 6 vorgesehen. Die Druckluft 6 wird der Zweistoffdüse 5 in einem solchen Druckverhältnis gegenüber dem Druck im Inneren des Blasgangs 1 vor der Zweistoffdüse 5 zugeführt, dass die aus der Zweistoffdüse 5 austretende Druckluft ein Überschallströmungsgebiet 16 ausbildet. Das durch dieses Überschallströmungsgebiet 16 hindurch tretende Bindemittel 4 wird stark beschleunigt und in kleine Tröpfchen 17 zerstäubt, die mit dem Fördermedium weit in den durch den Blasgang 1 geförderten Faserstrom eingetragen werden. Das Druckverhältnis zwischen dem der Zweistoffdüse 5 zugeführten gasförmigen Fördermedium und dem Innenraum des Blasgangs 1 vor der Zweistoffdüse 5 beträgt mindestens 2 zu 1. Bevorzugt liegt es bei mindestens 2,5 zu 1, noch mehr bevorzugt bei 3 zu 1 und höher. Dies bedeutet bei einem Überdruck im inneren des Blasgangs 1 im Bereich der Zweistoffdüse 5 von beispielsweise 5 bar, dass die Druckluftquelle 7 die Druckluft 6 allermindestens mit einem Überdruck von 10 bar zur Verfügung stellen muss. Zugleich muss auch ein ausreichendes Volumen an Druckluft bereitgestellt werden, um das Überschallströmungsgebiet 16 auszubilden. Geeignete Werte dieses Volumens liegen bei 200-550 Nm³/h, wobei Nm³ so genannte Normkubikmeter, d. h. Kubikmeter Volumen der Druckluft bei Normaldruck sind. Die benötigte Menge an Druckluft hängt auch davon ab, wie viel Bindemittel durch die Zweistoffdüse 5 hindurch auf die Fasern in dem Blasgang 1 aufgetragen werden soll. Typischerweise werden zur ausreichenden Zerstäubung und Beschleunigung von 1 kg Bindemittel mindestens 0,1 kg Luft benötigt. Typischerweise liegt das Verhältnis von Druckluft zu Bindemittel zwischen 0,15 und 0,9 kg Luft/1 kg Bindemittel.
3 skizziert die Schikane 12 stromauf der Zweistoffdüse 5 gemäß 1 im Querschnitt. Dieser Querschnitt ist trapezförmig, wobei die Breits der Schikane 12 an der Wandung 18 des Blasgangs 1 geringer ist als an ihrem freien Ende in dem Blasgang 1. Hierdurch wird die Verwirbelungswirkung der Schikane 12 im Vergleich zu der mit ihr einhergehenden Verengung des freien Querschnitts des Blasgangs 1 optimiert.
4 skizziert in einem Querschnitt durch den Blasgang 1 die Anordnung einer Mehrzahl von Zweistoffdüsen 5 über den Umfang des Blasgangs 1, wobei stromauf jeder Zweistoffdüse 5 eine Schikane 12 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung liegt jeder Zweistoffdüse 5 eine andere Zweistoffdüse 5 über die Mittelachse des Blasgangs 1 hinweg gegenüber, und alle Zweistoffdüsen 5 sind auf einen gemeinsamen Punkt auf der Mittelachse des Blasgangs 1 gerichtet. Hierdurch wird zusätzlich zu dem Winkel 11 gemäß 1 vermieden, dass die Bindemittelstrahlen von den einzelnen Zweistoffdüsen 5 durch den Faserstrom bis auf die Wandung 18 an der anderen Seite des Blasgangs 1 hindurchtreten, ohne dass sich das Bindemittel über die Fasern in dem Blasgang 1 verteilt.
5 skizziert einen Abschnitt eines Blasgangs 1 mit einem 90°-Bogen 20. Im Bereich dieses 90°-Bogens konzentriert sich der Faserstrom im Bereich der äußeren Wandung 18. Auch mit einer Zweistoffdüse 5 ist es schwierig, mit dem Bindemittel 4 in einen derart konzentrierten Faserstrom einzudringen. Deshalb ist gemäß 5 vorgesehen, den freien Querschnitt des Blasgangs 1 im Anschluss an den Bogen 20 erst zu verengen und dann exzentrisch zu erweitern, so dass sich die Fasern wieder über den gesamten freien Querschnitt verteilen, bevor mit hier auch in der Förderrichtung 10 hintereinander angeordneten Zweistoffdüsen 5 das Bindemittel auf die Fasern aufgebracht wird.
6 skizziert den gesamten Verlauf des Blasgangs 1 von dem Refiner 2 bis zu dem Trockner 3, wobei das Verhältnis des Durchmessers des Blasgangs 1 zu seiner Länge in dieser Darstellung in keiner Weise der Realität entspricht, da der Blasgang tatsächlich einige 10 m lang ist und nur einen Durchmesser in der Größenordnung 75 – 250 mm aufweist. 6 ist dazu vorgesehen, zwei Aspekte zu illustrieren, die nicht zwangsläufig in Kombination miteinander vorliegen. Der erste Aspekt ist, dass sich die Zweistoffdüse 5 vorzugsweise in einem Bereich 19, der etwa dem dritten Viertel des Blasgangs 1 von dem Refiner 2 bis zu dem Trockner 3 entspricht, befindet, also zwar näher an dem Trockner 3 als an dem Refiner 2 aber doch nicht ganz dicht an dem Trockner 3. Hintergrund ist, dass das Druckverhältnis von allermindestens 2 für die gewünschte Funktion der Zweistoffdüse 5 am einfachsten dort zu erreichen ist, wo der Druck im Inneren des Blasgangs 1 bereits weiter abgefallen ist, als direkt hinter dem Refiner 2. Direkt hinter dem Refiner 2 beträgt der Überdruck im Inneren des Blasgangs 1 typischerweise etwa 7 bar, und er fällt bis zu dem Trockner 3 gegen Atmosphärendruck ab. Dies allein spräche dafür, die Zweistoffdüse 5 nur kurz vor dem Trockner 3 anzuordnen. In diesem Fall wäre aber nur noch wenig Zeit vorhanden, in der das Bindemittel bis zu dem Trockner 3 mit den Fasern vermischen und sich auf die Fasern verteilen kann. Als diesbezüglicher Kompromiss erweist sich ein Bereich 19 des Blasgangs 1, in dem der Überdruck in dem Glasgang 1 auf 50 bis 20 Prozent seines Maximalwerts abgefallen ist. in dem Bereich 19 beträgt der Überdruck im Inneren des Blasgangs typischerweise 1,5 bis 3,5 bar.
Der zweite Aspekt, den 6 illustriert ist, dass die Zweistoffdüse 5 mit ihrer Austrittsrichtung 9 auch der Förderrichtung 10 durch den Blasgang 1 diamentral entgegengerichtet sein kann. Hierzu ist sie hier auf der Mittelachse des Blasgangs 1 angeordnet. Die Zweistoffdüse 5 kann aber auch in anderer Orientierung lanzenartig in den freien Querschnitt des Blasgangs 1 vorstehen.

1: Blasgang
2: Refiner
3: Trockner
4: Bindemittel
5: Zweistoffdüse
6: Druckluft
7: Druckluftquelle
8: Vorratsbehälter
9: Austrittsrichtung
10: Förderrichtung
11: Winkel
12: Schikane
13: Verengung
14: Passage
15: Passage
16: Überschallströmungsgebiet
17: Tröpfchen
18: Wandung
19: Bereich
20: Bogen

Claims

Verfahren zum Aufbringen von Bindemittel auf Partikel, insbesondere Lignocellulose haltige Fasern, die in einem Trägergasstrom durch einen Blasgang gefördert werden, wobei das Bindemittel zusammen mit einem gasförmigen Fördermedium durch mindestens eine Zweistoffdüse in den Blasgang eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverhältnis zwischen dem Druck, mit dem das gasförmige Fördermedium (6) der Zweistoffdüse (5) zugeführt wird, und dem Druck in dem Blasgang (1) im Bereich der Zweistoffdüse (5) mindestens 2 zu 1 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverhältnis mindestens 2,5 zu 1, vorzugsweise mindestens 3 zu 1, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermedium Druckluft (6) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermedium (6) erst vor der Mündung der Zweistoffdüse (5) in den Blasgang (1) mit dem Bindemittel (4) in Kontakt gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt des Blasgangs (1) im oder vor dem Bereich der Mündung der Zweistoffdüse (5) in den Blasgang (1) vorübergehend verengt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittel (4) ein seine Oberflächenspannung herabsetzendes Mittel zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (4) der Zweistoffdüse (5) ohne Zusatz von Verdünnungsmittel zugeführt wird.
Verfahren nach einem der das Merkmal des Anspruchs 3 einschließenden vorangehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftdurchsatz durch die Zweistoffdüse (5) in dem Bereich von 100 bis 500 Nm³/h eingestellt wird.
Verfahren nach einem der das Merkmal des Anspruchs 3 einschließenden vorangehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von Druckluft- zu Bindemitteldurchsatz durch die Zweistoffdüse (5) innerhalb eines Bereichs von 0,15 bis 0,9 kg Druckluft (6) pro 1 kg Bindemittel (4) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bindemittel (4) mit einer Dichte in dem Bereich von 0,8 bis 1,3 g/cm³ und einer Viskosität in dem Bereich von 10 bis 1000 mPas ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (4) in dem Bereich (19) eines von einem Refiner (2) zu einem Trockner (3) führenden Blasgangs (1) eingebracht wird, in dem ein Überdruck in dem Blasgang (1) auf 50 bis 20 % seines Maximalwerts abgefallen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsrichtung (9) des Bindemittels (4) aus der Zweistoffdüse (5) zu einer Förderrichtung (10) der Partikel durch den Blasgang (1) unter einem Winkel (11) in dem Bereich von 15 bis 60° ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsrichtung (9) des Bindemittels aus der Zweistoffdüse (5) einer Förderrichtung (10) der Partikel durch den Blasgang (1) entgegen gerichtet wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit mindestens einer in den Blasgang gerichteten Zweistoffdüse für das Bindemittel und Druckluft und mit einer Druckluftquelle, die der Zweistoffdüse die Druckluft unter Druck zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftquelle (7) für einen Druck, mit dem sie die Druckluft (6) der Zweistoffdüse (5) zuführt, vorgesehen ist, der mindestens doppelt so groß ist wie der Druck, der in dem Blasgang (1) im Bereich der Zweistoffdüse (5) herrscht.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, für den die Druckluftquelle (7) vorgesehen ist, mindestens 2,5-mal, vorzugsweise mindestens dreimal, so groß ist wie der Druck, der in dem Blasgang (1) im Bereich der Zweistoffdüse (5) herrscht.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweistoffdüse (5) getrennte Passagen (14, 15) für das Bindemittel (4) und die Druckluft (6) aufweist, so dass diese erst vor der Mündung der Zweistoffdüse (5) in den Blasgang (1) miteinander in Kontakt treten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Blasgang (1) stromauf der Zweistoffdüse (5) mindestens eine Schikane (12) mit trapezförmigem, in der Förderrichtung der Partikel durch den Blasgang (1) ansteigendem Querschnitt angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweistoffdüse (5) in dem Bereich (19) eines von einem Refiner (2) zu einem Trockner (3) führenden Blasgangs (1) angeordnet ist, in dem ein Überdruck in dem Blasgang (1) auf 50 bis 20 % seines Maximalwerts abgefallen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweistoffdüse (5) unter einem Winkel (11) in dem Bereich von 15 bis 60° von hinten in den Blasgang (1) gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweistoffdüse (5) lanzenartig in den Blasgang (1) hineinragt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zweistoffdüsen (5) um den Blasgang (1) herum und/oder längs des Blasgangs (1) verteilt angeordnet sind.