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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faser-, MDF,
HDF, Holzwerkstoff- oder Kunststoffplatten aus Fasern oder faserähnlichen Materialien
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Anlage nach dem Oberbegriff
des Anspruches 13. Weiter wird Bezug genommen auf ein Transportrohr
oder einen Rohrtrockner für beleimte Fasern in einer Anlage
nach dem Oberbegriff des Anspruches 16 und auf eine Faserplatte
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 17.
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Die
Herstellung von Werkstoffplatten aus mitteldichten Fasern oder ähnlichen
Materialien sind mittlerweile automatisierte Prozesse und werden
bereits in vielen Ländern seit Jahren angewandt. Wie bekannt
findet die Verpressung von aufbereiteten Spänen oder Fasern
entweder taktgebunden oder kontinuierlich statt. Dabei spielt neben
den vielen Anlagenteilen vor und nach der Presse die Herstellung einer
Streugutmatte mittels Streumaschinen eine herausragende Rolle, ist
doch die Qualität der erstellten Streugutmatte neben der
Qualität der Rohstoffe ein wichtiger Faktor. Bei der großindustriellen
Herstellung von Holzwerkstoffplatten kommen kontinuierlich arbeitende
Pressen, aber zum Teil noch Ein- oder Mehretagenpressen, zum Einsatz.
Der Drang zur Herstellung von kostengünstigen Werkstoffplatten aus
natürlichen Rohstoffen und künstlich hergestelltem
Bindemittel zwingt die Produzenten immer mehr effizientere Verfahren
zu entwickeln. Besondere Schwerpunkte sind dabei Energiekosten,
Rohstoff- und Bindemitteleinsparung bei gleich bleibender Qualität
und technisch optimiertem Anlagenbau mit geringen Ausfallzeiten
und niedrigem Verschleiß.
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Vorliegende
Ausarbeitung bezieht sich auf den Bereich zur Optimierung des Rohstoff-
und Bindemittelverbrauchs. Grundsätzlich versteht man unter
Bindemittel eine so genannte Klebstoffflotte, die in ihrer Hauptkomponente
aus einem Klebstoff besteht. Je nach Bedarf werden zusätzlich
Emulsion, Härter, Formaldehydfänger, Farbstoffe,
Insektenschutz und Pilzschutzmittel und andere Additive beigegeben.
Es ist auch üblich den Klebstoff ohne Zusätze
zu verwenden. Als Bindemittel kommen ohne Anspruch auf Vollständigkeit
in Frage: Isocyanate, MDI, Melaminharnstoffformaldehyd (MUF), Harnstoffformaldehyd (UF),
MUPF oder PF.
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Grundsätzlicher
zugrunde liegender Stand der Technik ist die Beleimung von Spänen
oder Fasern mittels Sprühdüsen in Produktionsanlagen
für Span- oder Faserplatten. Dabei zerkleinern die Düsen
das Bindemittel und sprühen dies auf bewegte Späne
oder Fasern. Dabei werden zwei Beleimungsmethoden unterschieden,
der Sprühvorgang auf rotierend gemischte Späne
oder auf mit hoher Geschwindigkeit passierenden Fasern.
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Die
Späne werden normalerweise bereits als Späne angeliefert
oder vor Ort hergestellt und vor oder nach einer Trocknung der Beleimung
zugeführt. Fasern werden durch Zerfaservorrichtung vor
Ort hergestellt und nach der Zerfaserung zwischen zwei Mahlscheiben
durch ein Transportrohr (englisch: Blow Line) zu einem Trockner
gefördert. Je nach Anlagengröße und -aufbau
kann das Transportrohr eine Länge von bis zu 100 m aufweisen.
Während des Transports, der vorzugsweise mit Überschallgeschwindigkeit
in einem relativ kleinem Rohr geringen Durchmessers durchgeführt
wird, werden die Fasern beleimt und anschließend in einen
Trockner gefördert. Anschließend werden die Späne
oder die Fasern auf Unterlagen gestreut und mittels Pressen zu Werkstoffplatten
verpresst. Besondere Herausforderungen entstehen bei der Hochdruckbeleimung
in einem Transportrohr, da die Strömung höchst
turbulent, mit einer Reynoldszahl von 7 × 105 bis
3 × 106, auftritt. Dabei bewegt
sich die Geschwindigkeit der Fasern in einem groben Bereich von
mindestens 50 m/s bis zu einer Geschwindigkeit von 474 m/s.
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Üblicherweise
wird das notwendige Bindemittel zur Beleimung mit Düsen
in das Transportrohr oder eine Mischvorrichtung eingebracht, die
das Bindemittel derart auflösen, dass es im Mikronbereich eingedüst
wird. Mit so genannten atomisierenden Sprühdüsen
ist es möglich das Bindemittel auf eine ungefähre Größe
von 100 bis 40 Mikron aufzuspalten. Dafür ist es aber notwendig
mit Hochdruckdüsen zu arbeiten, die das Bindemittel am
Düsenkopf durch die Entspannung in einen anderen Druckbereich
auflösen. Daneben existieren noch Dampfdüsen,
die das Bindemittel beim Austritt oder bereits innerhalb der Düse
in Kleinstpartikel auflösen und mit ihrer Sprüh-
bzw. Düsenfunktion die Fasern beleimen.
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Bei
der Faserplattenherstellung wird während oder nach der
Beleimung das Fasermaterial in einen Trockner, in vorliegender bevorzugter
Ausführungsform ein Rohrtrockner, überführt
und getrocknet. Zur Trennung der Trocknerluft vom getrockneten Fasermaterial
wird in der Regel ein Zyklon benutzt, wobei die Abgase je nach Notwendigkeit
oder umwelttechnischen Auflagen in einem Vorfilter gereinigt und
anschließend meist verbrannt werden. Das dabei verwendete
Verfahren ist allgemein bekannt und wird in Vorrichtungen namentlich „RTO
= Regenerative Thermal Oxidizer” umgesetzt. Das getrocknete Fasermaterial
wird nach dem Zyklon in Bunkern gelagert und je nach Bedarf in eine
Streustation ausgetragen, welche das Fasermaterial zu einer Streugutmatte
auf einem kontinuierlich bewegtem Formband formt und in Richtung
einer Presse transportiert. Meist wird nach einer Vorpressung bzw.
Vorbehandlung der Streugutmatte diese in eine kontinuierlich arbeitende
Presse übergeben und mittels Druck und Wärme zu
einer Werkstoffplatte verpresst. Nach der Verpressung erfolgt das
Planschleifen der Oberflächen und die Konfektionierung
in vorgegebene Größen mit nachfolgender Abstapelung.
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Auch
wenn sich kontinuierlich arbeitende Pressen hinsichtlich ihrer Oberflächenqualität
und Oberflächenebenheit gegenüber den früheren
Mehretagenpressen durchgesetzt haben, so müssen auch bei
kontinuierlich hergestellten Werkstoffplatten etwa 6% der Dicke
abgeschliffen werden. Beispielsweise werden bei einer 8 mm dicken
Platte etwa 0,5 mm und bei einer 16 mm dicken Platte etwa 1 mm abgeschliffen.
Wohingegen bei Mehretagenpressen das Doppelte an Schleifstaub anfällt,
da in der Regel hier 15% abgeschliffen werden müssen um
die notwendige Maßhaltigkeit zu erreichen. Alles in allem fällt
gerade im Bereich der Nachbearbeitung neben größerem
Abfallmaterial (Besäumreste, Fehlplatten) eine große
Menge an Schleifstaub an, der mangels Verwendbarkeit in teuren Bunkern
(Explosionsschutz) gelagert werden muss und meist in besonderen
Verbrennungsanlagen verfeuert wird. Staubfeuerungsanlagen sind in
der Anschaffung (Ausgemauerte Öfen) und im Unterhalt von
Nachteil. Allgemein ist es bekannt bei der Spanplattenherstellung
Staub zu separieren bzw. zu recyclen um besonders die Deckschichten
damit herzustellen. Als Beispiel hierzu wird in der
DE 16 53 254 vorgeschlagen einen Holzwerkstoff-Formkörper
herzustellen, der in seinen Deckschichten aus Staub, vorzugsweise
Schleifstaub, besteht, der zusätzlich mit Flammschutzmitteln
vermischt worden ist. Somit wird Staub rein als eigene Schicht auf
das Formband oder auf eine Mittelschicht aufgetragen und anschließend
verpresst. Diese Art der Deckschichtherstellung hat bei Spanplatten
hat sich grundsätzlich bewährt. Auch
DE 10 97 656 C zeigt einen
Weg auf, bei dem beleimter Schleifstaub verwendet werden soll. Im
Gegensatz hierzu versucht die
EP 0 043 144 B1 bei der Herstellung von feuerfesten
Bauplatten Staub oder andere Abfälle in die Mittelschicht
einzuführen und zu verpressen. Dabei wird der Staub oder
die anderen Abfälle vor der Beleimung zugegeben, vermischt,
beide Fraktionen zusammen beleimt und anschließend zur
Mittelschichtstreustation überführt und dort abgestreut.
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Nachteilig
ist, dass eine vollständige Beleimung der Staubpartikel
nicht sichergestellt werden kann und verstärkt Koagulationen
von beleimten Staubteilen auftreten, die für eine schlechte
Plattenqualität bei der Verpressung sorgen. Bei großen
verklebenden Staubklumpen in der Mittelschicht, die undetektiert
mitgeführt werden, treten sogar Gefährdungen für
die Presse auf. Die Staubzugabe in einem Kreislaufprozess in Herstellungsanlagen
für Spanplatten hat sich also bewährt und wurde
auch technisch soweit konsequent umgesetzt.
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Neuere
Veröffentlichungen in der Patentliteratur haben schließlich
andere Wege aufgezeigt um Fein- bzw. Schleifstaub als Zuschlagmaterial
zu verwenden:
Aus
DE 44
13 964 ist die Möglichkeit bekannt geworden derartigen
Staub, vermischt mit weiteren Abfällen der Holzverarbeitung,
zu Holzziegeln zu verarbeiten, der beständig gegenüber
Wasser sein soll und schwer entflammbar ist. Allgemein ist es auch
bekannt derartige Pressformkörper als Brennholzersatz für
Kaminöfen in Baumärkten zu verkaufen, wobei auch
hier primär eine gröbere Fraktion an Sägespänen
verwendet wird und der Feinstaubzuschlag nur anteilig vorhanden
ist. Mit
DE 299 17 891 wird
derartiger Staub als Träger für Beschichtungen
benutzt, die das Trägermaterial gemäß DIN
unbrennbar oder zumindest schwer entflammbar umhüllen,
wobei das kombinierte Material als Isolierungsmaterial beim Hausbau
Verwendung finden soll.
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Es
bleibt festzuhalten, dass bei der Faserplattenherstellung aus Fasern
oder ähnlichem Material eine erfolgreiche Staubzugabe bisher
nicht durchgeführt worden ist bzw. nicht bekannt ist. Im Gegenteil
ist es allgemein dem Fachmann bekannt, ohne dass dafür
eine Literatur genannt werden könnte, dass Staub bei der
Faserplattenherstellung entweder separiert und Staubnester bildet,
wegen der elektrostatischen Aufladung innerhalb der Förder- und
Formstraßen. Besonders nach dem Aufprall von Staub und
Fasern eines Gemisches auf eine feste Unterlage, wie es bei den
Anlagenteilen Streumaschine und Formband gegeben ist. Damit einher
gehen mangelhafte Platteneigenschaften bei den Längs- und
Querzugfestigkeiten und schlechte Oberflächenqualität
(Staubwolken) der hergestellten Werkstoffplatten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Verfahren
und eine Anlage zur Herstellung von Faserplatten zu schaffen, in
denen Staub, vorzugsweise Schleifstaub angefallen in den Schleifstraßen
im Bereich der Nachbearbeitung nach der Verpressung, zur Rohstoffeinsparung
wieder in die Produktion zurück geführt werden
kann. Weiter soll ein Transportrohr oder ein Rohrtrockner geschaffen
werden, welche in der Lage sind Staub, bevorzugt Schleifstaub, derart
in eine Menge an Fasern einzubringen, dass sich der Staub gleichmäßig
an die Menge Fasern anhängt. Weiter soll eine Faserplatte geschaffen
werden, die in einem signifikanten Anteil aus Staub besteht und
die gleichen Eigenschaften wie eine herkömmliche Faserplatte
mit wenig oder keinem Staubanteil aufweist.
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Die
Lösung für diese Aufgabe besteht für
ein Verfahren darin, dass in einem Transportrohr und/oder in einem
Rohrtrockner den beleimten Fasern an zumindest einer Stelle Staub
zugegeben wird.
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Die
Lösung für eine Anlage zur Herstellung von Faserplatten
besteht darin, dass in dem Transportrohr und/oder in dem Rohrtrockner
zumindest eine Dosiervorrichtung zur Einbringung von Staub angeordnet
ist.
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Die
Lösung für ein Transportrohr oder einem Rohrtrockner
besteht in der Anordnung von zumindest einer Dosiervorrichtung zur
Einbringung von Staub in die beleimten Fasern. Die Lösung
für eine Faserplatte besteht in einem Anteil von 1 bis
20% Staub gegenüber dem Anteil herkömmlicher Fasern oder
faserähnlichem Material.
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Es
hat sich gezeigt, dass in vorteilhafter Weise Staub, bevorzugt Schleifstaub
oder klassierfähiger Staub nach Siebung mit eine Siebmaschenweite von
einem Millimeter, im Herstellungsprozess einer Faserplatte verwendet
bzw. wieder verwendet werden kann, wenn dieser den beleimten Fasern
in einem Transportrohr (Blow-Line) zugegeben wird. Dazu werden entweder
im Transportrohr nach dem Beleimdüsen oder im nachfolgenden
Rohrtrockner im Wesentlichen zeitnah oder im Wesentlichen räumlich
angrenzend zur Fasereinbringung in den Rohrtrockner mittels zumindest
einer Dosiervorrichtung Staub den beleimten Fasern zugeführt.
In vorteilhafter Weise legt sich der Staub an die Oberfläche
der Bindemitteltröpfchen an den Fasern an und wird quasi
mit den Fasern zusammen durch den Fertigungsprozess bis hin zur
Verpressung transportiert. In besonders Vorteilhafter Weise wird
nur soviel Staub den beleimten Fasern zugegeben, wie auch aufgenommen
werden kann, ohne dass signifikante Staubwolken im Zyklon nach dem
Rohrtrockner abgeschieden werden. Dazu ist es von Vorteil, wenn
das Bindemittel bzw. der Klebstoff auf den Fasern in sehr kleinen Tröpfchen
aufgebracht worden ist, vorzugsweise mit einer Größe
kleiner 30 μm. Dadurch wird die Bindung des Staubes an
die Fasern verbessert. Liegt pro Faser zu wenige Klebstofftröpfchen
vor, bieten sich nicht genug Haftungsmöglichkeiten für
den Staub an. Dazu kann es später zu Separationen von Staub
und Fasern kommen. Besonders empfehlenswert sind Beleimungsverfahren
oder -düsen, die mit einer Dampfzerstäubung arbeiten
oder das Bindemittel zu einem Dampf-Bindemittel-Gemisch auflösen
und dieses die Fasern einführen.
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Eine
mögliche Messung zur Steuerung oder Regelung der Staubzugabe
ist über eine Messvorrichtung des vorhandenen Staubs in
der Abluft des Zyklons nach dem Rohrtrockner, wobei die Werte über
eine Steuer- und Regelvorrichtung entsprechend den Vorgaben berechnet
und and die Dosiervorrichtung übertragen werden. Alternativ
kann diese Steuer- und Regelvorrichtung auch die Beleimung an den
Beleimdüsen im Transportrohr steuern bzw. regeln.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der
Staub dann zugegeben, wenn der Klebstoff noch genug Adhäsivität
für den Staub aufweist und diesen an die Faser anbinden
kann. Dies kann je nach verwendeter Art des Bindemittels an unterschiedlichen
Orten (Transportrohr, Rohrtrockner) im Verfahrensablauf sein. Wird
zuviel Staub eingegeben oder weist das Bindemittel nicht mehr die
notwendige Fähigkeit auf den Staub zu binden wird über den
Zyklon eine signifikante Menge an Staub mit der Trocknerluft abgeschieden,
die im weiteren Verlauf in oder vor dem Vorfilter bzw. der Abgasreinigung
gemessen werden kann. Entsprechend lassen sich die Beleimung, die
Art der Beleimung, das Bindemittel, die Menge an Fasern pro Stunde
und viele Parameter mehr im Verfahrensprozess einstellen oder regeln.
Die Dosiervorrichtungen müssen im Bereich des Transportrohrs Überdruck
fähig sein, da im Transportrohr teilweise mit Überschallgeschwindigkeit
transportiert wird und ein Druck von über 5 bar herrscht.
Bevorzugt ist natürlich eine Zuführung im Bereich
des Rohrtrockners, bevorzugt in räumlicher Nähe
des Faseraustritts aus dem Transportrohr. Die Anordnung vor, nahe
oder nach dem Faseraustritt ist dem Fachmann als wesentlichen Gestalter
der gesamten Anlage überlassen und natürlich auch
abhängig von vielen anderen Verfahrensparametern. Dementsprechend
kommen als Dosiervorrichtungen Schleusen, Schneckentriebe, Zellenradschleusen oder
dergleichen bevorzugt zur Anwendung.
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Weitere
vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes
der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden
Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
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Es
zeigen:
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1 Eine Übersicht
einer stark vereinfachten MDF-Herstellungsanlage,
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2 einen
Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Rohrtrockner
mit einer Dosiervorrichtung für Staub und
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3 eine
Seitenansicht im Schnitt nach 2.
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Nach 1 beginnt
das Herstellungsverfahren mit einem Defibrator, auch Zerfaserer
genannt, der durch thermomechanische Zerfaserung von Holz, Holzabfällen
oder ähnlichem Ausgangsmaterial mittels Überdruck
und Dampfeinwirkung Faserstoff bzw. Fasern herstellt. Diese Fasern
werden einem Transportrohr 2, auch Blow-Line genannt, übergeben mit
einer oder mehreren Beleimdüsen 13 beleimt. Anschließend
werden die Fasern 5 mit höherer Geschwindigkeit
als die vorherrschende Luftgeschwindigkeit der Trocknerluft 6 in
einen Rohrtrockner 3 eingebracht. Die Luftgeschwindigkeit
der Trocknerluft 6 im Rohrtrockner 3 wird durch
einen Lüfter 12 generiert, der mit beheizter Luft,
in etwa 180°C bis 220°C, versorgt wird. Nach dem
Rohrtrockner, der bis zu 100 m lang sein kann, werden die getrockneten
Fasern einem Zyklon 14 übergeben, der die Trocknerluft 6 von
den Fasern 5 abscheidet und die Trocknerluft, ggf. mit
einem gewissen Staubanteil, an einen Vorfilter übergibt.
Anschließend wird die Trocknerluft 6 in einer
thermischen Abluftreinigung 17 nachbehandelt und an die
Umgebung abgegeben. Die getrockneten Fasern kommen nach dem Zyklon 14 über
eine Zellenradschleuse 15 in einen Faserbunker 8,
werden dort kontrolliert in eine Streuvorrichtung 10 ausgetragen,
die eine Streugutmatte auf einem Formband 7 streut. Anschließend
wird die Streugutmatte in die kontinuierlich oder diskontinuierlich
arbeitende Presse 11 eingebracht und nach ihrer Verpressung
zu einer Faserplatte dem Bereich der Nachbearbeitung 18 übergeben.
Im Rahmen der Nachbearbeitung 18, besonders durch das Schleifen
der Oberflächen, fällt viel Staub 4,
besonders feiner Schleifstaub an, der über eine Rückführung
nach den Beleimdüsen 13 über eine Dosiervorrichtung 19 in
das Transportrohr 2 oder in den Rohrtrockner 3 zurückgeführt.
Ggf. erst nach einer Aufbereitung oder Vorbehandlung. Dabei kann
der Staub 4 über mehrere Orte verteilt den Fasern
zugegeben werden oder nur an einer Stelle, wobei gegenüber
dem Trockenstrom der Fasern 5 anteilig 1% bis 20% Staub 4 zugegeben
werden können. Die Beleimung der Fasern 5 wird
vorzugsweise mit Beleimdüsen 13 im Transportrohr 2 vorgenommen, wobei
als Beleimdüsen 13 entweder Druck- und/oder Dampfdüsen
verwendet werden. Der im Zyklon 14 mit der Trocknerluft 6 abgeschiedene
Staub 4 kann ebenfalls direkt oder getrennt von der Trocknerluft 6 wieder
dem Verfahren zugeführt werden. Bei einer indirekten Abtrennung
fällt der Staub 4 im Vorfilter 16 an.
Der Staub 4 besteht also überwiegend aus gereinigtem
und/oder ungereinigtem Holzstaub und sollte den Fasern 5 in
einem Bereich des Rohrtrockners 3 zugegeben werden, in
dem das Bindemittel an den Fasern 5 noch klebrig genug
ist um den Staub adhäsiv zu binden. Dabei ist es bevorzugt,
dass der Staub 4 vor oder im Wesentlichen gleichzeitig
zu den Fasern 5 in den Rohrtrockner 3 eingebracht
wird. Nicht zwingend notwendig, aber von Vorteil ist, wenn der Staub 4 unbeleimt
zugegeben wird oder vermischt mit einem Trägermaterial,
eventuell Wasser oder ähnlichem in den Rohrtrockner 3 oder
das Transportrohr 2 eingeführt wird. In Bezug
auf den Staub sollte dieser eine Größe von 10
bis 100 Mikron aufweisen oder einer Größe entsprechen,
der bei einer Siebung mit einer Maschenweite von 1 mm entsteht.
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In
den 2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung mit einer Einbringung des Staubes 4 über
eine Dosiervorrichtung 19 in den Rohrtrockner 3 beschrieben.
Dabei werden üblicherweise die Fasern 5 über
das Transportrohr 2 zentrisch im Rohrtrockner 3 in
die strömende Trocknerluft injiziert. Das Transportrohr 2 ist
im Rohrtrockner mit einem Ständer 9 gehalten.
In 3 erkennt man bei nur einer Dosiervorrichtung 19 im
oberen Bereich des Rohrtrockners 3, dass der Staub gleichzeitig
mit den Fasern 5 in den Rohrtrockner 3 eingegeben
wird. Je nach gewünschtem Vermischungsgrad kann dies aber
mehr oder weniger in oder entgegen der Richtung der Trocknerluft
geschehen. Im Rahmen der Erfindung ist es natürlich auch
möglich direkt im Bereich der Öffnung des Transportrohrs 2 oder
dieses Umschließend eine Dosiervorrichtung 19 anzuordnen,
die den Staub 4 an den sich expandierenden Austrittskegel
der Fasern 5 übergibt.
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- 1
- Defibrator
- 2
- Transportrohr
- 3
- Rohrtrockner
- 4
- Staub
- 5
- Fasern
- 6
- Trocknerluft
- 7
- Formband
- 8
- Faserbunker
- 9
- Ständer
für 1
- 10
- Streuvorrichtung
- 11
- Presse
- 12
- Lüfter
- 13
- Beleimdüse
- 14
- Zyklon
- 15
- Zellenradschleuse
- 16
- Vorfilter
- 17
- Abluftreinigung
- 18
- Nachbearbeitung
- 19
- Dosiervorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1653254 [0008]
- - DE 1097656 C [0008]
- - EP 0043144 B1 [0008]
- - DE 4413964 [0010]
- - DE 29917891 [0010]