DE102007026155A1

DE102007026155A1 - Verfahren zur Erfassung von Prozessparametern und Holzwerkstoffprodukt

Info

Publication number: DE102007026155A1
Application number: DE102007026155A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.-Ing. Aderhold
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2009-01-08
Also published as: PL2150384T3; CA2688408C; EP2150384B1; ES2404809T3; EP2150384A1; WO2008148380A1; CA2688408A1; US8075815B2; PT2150384E; US20100164132A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Prozessparametern bei der Herstellung von Holzwerkstoffprodukten (6), insbesondere Holzwerkstoffplatten, die auf Aufbringung von Druck- und Wärmezufuhr heißverpresst werden, und ein Holzwerkstoffprodukt (6). In dem laufenden Herstellvorgang der Holzwerkstoffprodukte (6) wird zumindest eine Messeinrichtung (3) zur Erfassung von Druck, Temperatur und/oder Feuchtigkeit in das unverpresste Ausgangsmaterial (2) eingebracht und verbleibt in dem Endprodukt (6), wobei die gemessenen Prozessparameter drahtlos ausgelesen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Prozessparametern bei der Herstellung von Holzwerkstoffprodukten, insbesondere Holzwerkstoffplatten, die unter Aufbringung von Druck- und Wärmezufuhr heißverpresst werden und ein Holzwerkstoffprodukt als solches.
Holzwerkstoffprodukte, beispielsweise OSB-Platten, Spanplatten, MDF- oder HDF-Platten können auf unterschiedliche Arten und Weisen hergestellt werden, neben einer Kurztaktpresse können kontinuierliche Pressverfahren mit beheizten Pressbändern vorgesehen sein, um die mit Adhäsionsmitteln, wie Leim, Klebstoff oder Harzen versehenen Strands, Späne oder Fasern zu Holzwerkstoffprodukten, insbesondere Holzwerkstoffplatten, zu verpressen. Sowohl die Kurztaktpressen als auch die sogenannten Kontipresen verdichten den Späne- oder Faserkuchen bzw. die gestreuten Fasern, Späne oder Strands und aktivieren durch die beheizten Pressplatten oder Pressbänder die Adhäsionsmittel, so dass die Strands, Späne oder Fasern eine dauerhafte Bindung aneinander eingehen.
Der Herstellvorgang solcher Holzwerkstoffprodukte ist einer Vielzahl von Parametern unterworfen, beispielsweise der Streudichte, Feuchtigkeit des Ausgangsmaterials, Beleimungsfaktor oder Gleichmäßigkeit des Streuverhaltens bzw. der Orientierung der Ausgangswerkstoffe, so dass für eine optimale Durchführung des Heißpressens von Holzwerkstoffen zur Erzeugung von Holzwerkstoffprodukten die Kenntnis von Prozessparametern, wie Temperatur, Druck und Feuchtigkeit, innerhalb der Holzwerkstoffprodukte wichtig ist. Insbesondere ist es wichtig, dass während des Prozessvorganges, insbesondere bei kontinuierlichen Prozessabläufen, die Daten vorhanden sind, um regelnd eingreifen zu können.
Eine Möglichkeit zur Überprüfung der Prozessparameter besteht in der Überprüfung des fertigen Produktes unmittelbar am Ausgang der Presse. Bei kontinuierlichen Fertigungsverfahren müssten dazu Proben sehr aufwendig entnommen werden. Ebenfalls ist dadurch keine Kenntnis der Parameter während des Pressvorganges zu erhalten.
Weiterhin wurde vorgeschlagen, Messgeräte in das zu verpressende Material einzulegen und zu verpressen, wobei diese Messgeräte drahtgebunden sind und an einer Auswerteeinheit angeschlossen werden. Diese Messgeräte sind sehr groß und können nicht im laufenden Herstellprozess eingesetzt werden, ohne diesen zu unterbrechen. Weiterhin müssen diese Messgeräte nach dem Pressen der Holzwerkstoffprodukte wieder entnommen werden, wodurch die Holzwerkstoffprodukte nicht mehr verwendbar sind. Die Entnahme der Messgeräte ist aufwendig und zerstört in der Regel das Holzwerkstoffprodukt. Darüber hinaus muss der Produktionsprozess zur Entnahme des Messgerätes unterbrochen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Holzwerkstoffprodukt bereitzustellen, mit dem während der Produktion des Holzwerkstoffproduktes relevante Prozessparameter ermittelt und zur Regelung des Herstellverfahrens bereitgestellt werden können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Holzwerkstoffprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung von Prozessparametern bei der Herstellung von Holzwerkstoffprodukten, insbesondere von Holzwerkstoffplatten, die unter Aufbringung von Druck und Wärmezufuhr heißverpresst werden, sieht vor, dass in dem laufenden Herstellvorgang zumindest eine Messeinrichtung zur Erfassung von Druck, Temperatur und/oder Feuchtigkeit in das unverpresste Ausgangsmaterial eingebracht wird und in dem Endprodukt verbleibt und dass die gemessenen Prozessparameter drahtlos ausgelesen werden. Durch das vorliegende Verfahren kann vollständig auf das Entfernen der einmal eingebrachten Messeinrichtungen verzichtet werden. Lediglich relativ kleine Messeinrichtungen oder Messgeräte müssen in die Platte eingebracht werden, was nur einen minimalen Eingriff in den Produktionsprozess bedingt. Die Messgeräte sind aufgrund der verfügbaren Methoden der Mikroelektronik und Mikromechanik dergestalt miniaturisiert, dass sie einerseits ohne Beeinträchtigung der Produktqualität in dem Produkt belassen werden können und andererseits der in ausreichender Menge preisgünstig verfügbar sind, so dass keine Entnahme der Messgeräte aus den fertigen Produkten aus wirtschaftlichen Gründen erforderlich ist.
Die Messeinrichtung kann die Prozessparameter speichern, so dass über einen zeitlichen Verlauf hinweg eine Veränderung der Prozessparameter verfolgt werden kann. Die Messeinrichtung ist dabei so ausgestaltet, dass die Prozessparameter über den gesamten Heißpressvorgang erfasst und gegebenenfalls gespeichert werden, wobei der gesamte Heißpressvorgang mit dem Aufstreuen beginnt und auch das Abkühlen der fertigen Produkte beinhalten kann.
Die Messeinrichtung kann mit einer Sendeeinrichtung versehen sein, so dass nach der Messung der Prozessparameter diese aktiv gesendet werden können. Alternativ dazu kann die Messeinrichtung als ein „Transducer" ausgebildet sein, so dass die gemessenen und gegebenenfalls gespeicherten Prozessparameter auf Anfrage übermittelt werden.
Um ein präzises Zeitfenster zum Erfassen der Prozessparameter bereitstellen zu können, ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung vor dem Heißpressvorgang aktiviert wird, so dass ein Startpunkt für die Auswertung der Prozessparameter definiert wird. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass eine Deaktivierung der Messeinrichtung zu einem gewünschten, festgelegten Zeitpunkt oder Prozessstadium erfolgt.
Das Holzwerkstoffprodukt, insbesondere die Holzwerkstoffplatte, das aus heißverpressten Holzwerkstoffen hergestellt ist, sieht vor, dass eine Messeinrichtung in dem Holzwerkstoffprodukt eingebracht ist, wobei die Messeinrichtung die Prozessparameter an eine externe Ausleseinheit drahtlos übermittelt. Die Messeinrichtung kann als „Transducer" ausgebildet oder mit einer aktiven, selbständig sendenden Sendeeinheit ausgestattet sein, um die Prozessparameter bzw. Messdaten, die während des Heißpressvorganges ermittelt wurden, an eine externe Ausleseeinheit zu übermitteln. Die Messeinrichtung kann die Prozessparameter speichern, so dass keine unmittelbare Übermittlung der Daten an die Auswerte- bzw. Ausleseeinheit erfolgen muss.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 – eine Messeinrichtung auf einer Schicht beleimter Späne oder Fasern;
2 – eine eingebettete Messeinrichtung bei der Aktivierung;
3 – einen Heißpressvorgang; sowie
4 – einen Auslesevorgang der Prozessdaten.
In der 1 ist eine erste Stufe der Herstellung eines Holzwerkstoffproduktes, vorliegend einer Holzwerkstoffplatte, dargestellt, bei der auf einem unteren Pressblech 1 eine erste Schicht oder Lage beleimter Späne, Strands oder Fasern 2 aufgestreut ist. Die Strands, Späne oder Fasern können auch als ein Gemisch daraus hergestellt sein. Auf diese erste Schicht Strands, Fasern oder Späne 2 wird eine Messeinrichtung 3 in Gestalt eines miniaturisierten Messaufnehmers aufgelegt bzw. eingestreut, die in der Lage ist, die relevanten Prozessparameter wie Druck, Temperatur und Feuchtigkeit zu ermitteln und gegebenenfalls aufzuzeichnen.
Im weiteren Verfahren, das in der 2 gezeigt ist, wird auf die erste Schicht 2 der Strands, Späne oder Fasern eine Abdeckschicht 21 aufgestreut, die bevorzugt aus dem gleichen Werkstoff oder den gleichen Werkstoffen wie die erste Schicht 2 ausgebildet ist. Dadurch wird die Messeinrichtung 3 innerhalb der Schicht 2, 21 der Strands, Fasern oder Späne eingebettet, die Messeinrichtung 3 ist somit vollständig in dem Span- oder Faserkuchen eingeschlossen und eingebettet. Oberhalb der Messeinrichtung 3 jenseits der Schicht 21 aus Strands, Spänen oder Fasern ist eine Aktivierungseinheit 4 vorgesehen, an der entlang die Messeinrichtung 3 vorbeigeführt wird. Alternativ dazu kann die Aktivierungseinheit 4 an der unbewegten Schicht 2, 21 aus Strands, Fasern oder Spänen vorbeigeführt werden, insbesondere wenn statt eines kontinuierlichen Fertigungsprozesses die Fertigung in einer Kurztraktpresse vorgenommen wird. Nach Aktivierung der Messeinrichtung 3 beginnt diese mit der Aufzeichnung der relevanten Prozessparameter.
In der 3 ist ein Ausschnitt eines Pressvorganges gezeigt, bei der die Schichten 2, 21 aus Strands, Spänen oder Fasern zusammen mit der Messeinrichtung 3 zwischen einem unteren Pressblech 1 und einem oberen Pressblech 11 eingeschlossen sind. Die Pressbleche 1, 11 sind in einem Winkel zueinander ausgerichtet, so dass sich der Abstand der beiden Pressbleche 1, 11 zueinander in Transportrichtung, die durch die Pfeile angedeutet ist, verringert. Die Pressbleche 1, 11 können als umlaufende Pressbänder ausgebildet sein, die über Rollen und Heizeinrichtungen 5, 51 angetrieben und beheizt werden, so dass unter Druck- und Hitzezufuhr die Holzwerkstoffe 2, 21, die mit einem Klebstoff, Leim oder dergleichen beschichtet oder benetzt sind, zu einem Endprodukt zusammengepresst werden. Über den gesamten Verlauf der Pressstrecke wird in der Messeinrichtung 3 die Ermittlung, Erfassung und gegebenenfalls Speicherung der Prozessparameter, wie Druck, Temperatur und Feuchtigkeit, innerhalb der entstehenden Holzwerkstoffplatte durchgeführt und gegebenenfalls an eine nicht dargestellte Auslese- und Auswerteeinheit übermittelt. Sofern die Messeinrichtung 3 eine Speichereinrichtung aufweist, kann das Auslesen der Daten auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen.
In der 4 ist das fertige Holzwerkstoffprodukt 6 in einer verdichteten, kompakten Gestalt dargestellt, Im Kern des Holzwerkstoffproduktes 6, vorliegend der Holzwerkstoffplatte, ist die Messeinrichtung 3 eingebettet. Das Auslesegerät 7 ist oberhalb der Messeinrichtung 3 angeordnet und empfängt die in der Messeinrichtung 3 abgelegten Prozessparameter. Das Auslesen kann unmittelbar nach der Beendigung des Pressvorganges erfolgen, gegebenenfalls kann auch ein Abkühlvorgang mit erfasst werden, so dass sich die entsprechenden Veränderungen innerhalb des Holzwerkstoffproduktes 6 erfassen lassen. Die Übermittlung und Auswertung der Daten der Messeinrichtung 3 erfolgt drahtlos, so dass die Messeinrichtung 3, die relativ kleine Abmessungen gegenüber dem Holzwerkstoffprodukt 6 aufweist, in dem Holzwerkstoffprodukt 6 verbleiben kann. Die Messeinrichtung 3 kann als „Transducer" ausgebildet sein, über den auf Anforderung hin die Daten ausgelesen werden, so dass keine eigene Energieversorgung zur Übermittlung der Prozessdaten erforderlich ist. Ebenfalls können Energiespeichereinrichtungen für eine aktive Sendung und Übermittlung der Prozessdaten innerhalb der Messeinrichtung 3 vorhanden sein, so dass die ermittelten Prozessparameter einfach ausgelesen werden können.
Da die Messeinrichtungen 3 in dem Holzwerkstoffprodukt 6 verbleiben, kann auch zu einem späteren Zeitpunkt der Druck und ggf. die Feuchtigkeit innerhalb des Holzwerkstoffproduktes 6 erfasst und ausgelesen werden, so dass eine Zustandserfassung und -bestimmung des Holzwerkstoffproduktes 6 in dessen Gebrauch möglich ist.

Claims

Verfahren zur Erfassung von Prozessparametern bei der Herstellung von Holzwerkstoffprodukten aus einem Ausgangsmaterial, insbesondere Holzwerkstoffplatten, die unter Aufbringung von Druck und Wärmezufuhr heißverpresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem laufenden Herstellvorgang zumindest eine Messeinrichtung (3) zur Erfassung von Druck, Temperatur und/oder Feuchtigkeit in das unverpresste Ausgangsmaterial (2) eingebracht wird und in dem Endprodukt (6) verbleibt und die gemessenen Prozessparameter drahtlos ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) die Prozessparameter speichert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) die Prozessparameter über den gesamten Heißpressvorgang erfasst und speichert.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) die gemessenen Prozessparameter aktiv sendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) als Transducer ausgebildet ist und die gemessenen und gegebenenfalls gespeicherten Prozessparameter auf Anfrage übermittelt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) vor dem Heißpressvorgang aktiviert wird.
Holzwerkstoffprodukt, das aus heißverpressten Holzwerkstoffen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (3) in dem Holzwerkstoffprodukt (6) eingebracht ist, die Prozessparameter an eine externe Ausleseeinheit (7) drahtlos übermittelt.
Holzwerkstoffprodukt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) als Transducer ausgebildet ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) die Prozessparameter speichert.
Messeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) mit einer Sendeeinheit gekoppelt ist.