DE10361837A1

DE10361837A1 - Vorrichtung und Verfahren zur kontunierlichen Herstellung von Platten, Balken, Profilen oder ähnlichem aus Matten von Spänen und/oder Fasern

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Publication number: DE10361837A1
Application number: DE10361837A
Authority: DE
Original assignee: Walter Karl Dr
Current assignee: Walter Karl Dr
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: DE10361837B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Platten, Balken oder Profilen aus Spänen und/oder Fasern mit einem Bindemittel, worin einer Druckkammer, die mindestens ein Druckkammersegment aufweist, worin in der Druckkammer beiderseits des Pressgutes ein Förderelementsystem angeordnet ist, das aus mindestens einem feststehenden oder beweglichen und mindestens einem beweglichen Förderelement pro Seite besteht, in die Druckkammer ein Heizgas eingebracht wird, das in das Pressgut eindringt, mindestens am Zugang und Ausgang der Druckkammer bzw. Druckkammersegmente Dichtungsmitteln angeordnet sind, die mit dem Pressgut gasdicht abschließen, eine gegebenenfalls vollständige oder teilweise Kreislaufführung des eingesetzten Heizgases, insbesondere Wasserdampf, vorgesehen ist und vor dem Austritt des endverdichteten Pressgutes die Restfeuchtigkeit des Pressgutes in mindestens einem weiteren abgetrennten Druckkammersegment der Druckkammer reduziert wird.

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Platten, Balken, Profilen oder ähnlichem aus Matten von Spänen und/oder Fasern.
Aus dem Stand der Technik sind Anlagen zur kontinuierlichen Herstellung von Platten aus Holzmaterialien wie Spänen und/oder Fasern bekannt.

Aus der DE 39 14 106 A1 ist ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Span- und Faserplatten bekannt, bei der die Ausgangsbestandteile in Form von Spänen und/oder Fasern mit einem wasserhaltigen Binder zu einer Ausgangsmischung verarbeitet und über eine Streustation auf ein Formband aufgebracht werden und so zu einer Pressgutmatte geformt werden. Diese Pressgutmatte kann, gegebenenfalls, nach einer Vorpressung, mit einer für die Ausgangsmischung vorgegebenen Regelfeuchte in eine kontinuierlich arbeitende Presse eingeführt und im Pressspalt dieser Presse unter Anwendung von Druck und Wärme zur Span- oder Faserplatte verpresst werden. Die Pressgutmatte wird aus einer Ausgangsmischung geformt, deren Feuchte kleiner ist, als es der Regelfeuchte entspricht.

Vor dem Pressvorgang wird vor dem Pressspalt überhitzter Wasserdampf zugeführt, um die nötige Temperatur und die Regelfeuchte zu gewährleisten. Nachteilig hierbei ist der hohe Energieverbrauch und die permanente Nachführung des Heizgases bzw. Wasserdampfes in die Vorrichtung. Desweiteren müssen zusätzlich kontinuierliche Heizpressen eingesetzt werden, um die Endverdichtung des Pressgutes zu erreichen und die Aushärtung des Bindemittels zu ermöglichen. Zusätzlich ist die Anlage nur für einen hohen Durchsatz von mindestens 400 bis 500 m³ pro Tag ausgelegt.

Aus der EP 758 943 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten und Bearbeiten einer Materialmatte aus Lignocellulose enthaltendem Material bekannt, bei dem drehbare Verdichtungswalzen mit einer perforierten Hüllfläche ausgestaltet sind und ein axiales Leitungssystem innerhalb dieser Hüllfläche angeordnet ist und ein Gleitschuh an der Endwand der Walze anliegt, um das Bearbeitungsmedium der Matte über das Leitungssystem in einem begrenzten Sektor der Walze zuzuführen und die Matte auf diese Weise zu verdichten. Hierbei hat der Gleitschuh die Funktion einer Dichtung, unter gleichzeitiger Zuführung des Wasserdampfes. Nachteilig hierbei ist, dass der Walzendurchmesser in der Regel klein ist und nur eine begrenzte Fläche verdichtet, so dass nur mittels einer größeren Anzahl von Walzen oder sehr großen Walzen eine gleichmäßige beständige Verdichtung gewährleistet werden kann. Dies ist nur mit einem hohen konstruktiven Aufwand zu ermöglichen.

Aus der WO 00/25999 ist ein kontinuierliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Span- und/oder Faserplatten bekannt, in dem der Dampf und die flüchtigen organischen Reste aus dem Holz und dem Bindemittel im Bereich der Presseinrichtung abgezogen werden und einem Abscheider zugeführt werden. Desweiteren ist die Vorrichtung in drei unterschiedliche Segmente gegliedert, dem Vorverdichter mit der Presseinrichtung in Form der Bedampfungswalze mit dem Abzugssystem, der Aushärtzone mit einer Heißluftzufuhr und der Konditioniereinrichtung.

Aus der DE 40 09 883 C1 ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Herstellung von Span- oder Faserplatten bekannt. Hierbei wird innerhalb der Vorpresseinrichtung eine Dampfeinrichtung angeordnet und in Transportrichtung hinter der Verdichtungs- und Kalibrierpresseinrichtung eine Ansaugvorrichtung angeordnet. Die Vorpresseinrichtung kann aus mehreren Teilpressen bestehen. Hierbei handelt es sich um mehrere hintereinander angeordnete Doppelbandpressen, in denen für den Transport und die Verdichtung der Pressgutmatte rollend abgestützte Stahlbänder vorgesehen sind. Die Teilpressen sind einzeln in Druckbehältern gekapselt. Hierbei erfolgt die Dampfzuführung durch spezielle Dampfzufuhreinrichtungen direkt zur Ober- und Unterseite der Pressgutmatten, jeweils an den Übergängen von einer zur nächsten Teilpresse. Nachteilig hierbei ist, dass die rollende Abstützung der Stahlbänder in der Dampfatmosphäre nicht oder nur unzulänglich funktioniert. Aufgrund der Länge der rollenden Abstützung ist im Verhältnis zu den Zonen mit gleitender Reibung eine sichere Förderung der Pressgutmatte durch die Anlage ebenfalls nicht gewährleistet. Desweiteren ist von Nachteil, dass die Teilpressen nicht voneinander druckdicht sind und insbesondere keine Abdichtung im Bereich der Seitenkanten der Pressgutmatte gegeben ist.

Aus der DE 20 58 820 A1 ist ein System bekannt, bei dem die Dampfzuführung zu der Pressgutmatte über umlaufende perforierte Stahlbänder erfolgt, die auf Gleitflächen abgestützt werden. Die Abstützung der Stahlbänder auf den Gleitflächen in einer Dampfatmosphäre konnte jedoch nicht gewährleistet werden. Nachteilig hierbei ist auch, dass der eingesetzte Wasserdampf in der offenen Vorrichtung nach allen Seiten entweichen kann, wodurch ein hoher Energieverlust gegeben ist.

In der Technik ist die Verdichtungskurve für die herzustellenden Produkte von ausserordentlicher Wichtigkeit. Hierbei ist diese von unterschiedlichsten Parametern abhängig, insbesondere der Geschwindigkeit der Durchwärmung der Pressgutmatte, von der Reaktionsgeschwindigkeit des Bindemittels bis zur Aushärtung, den verwendeten Holzarten und Spanqualitäten und vom gewünschten Dichteprofil der herzustellenden Platten. Bei der Herstellung von Spanplatten und mitteldichten Faserplatten (MDF) in Heizpressen werden hochverdichtete Deckschichten von ca. 1000 kg/m³ angestrebt. Deshalb wird zur Verdichtung der Deckschichten schon im ersten Viertel der Presszeit mit einem spezifischen Pressdruck von 25 bis 35 bar auf nahe der Enddicke (10% bis 15% über die Enddicke) verdichtet. Danach wird langsam mit niedrigerem spezifischen Pressdruck von 15 bis 20 bar weiterverdichtet, um eine Mittellage von gleichmäßiger Dichte zu erzielen. Bei der Plattenherstellung in einer Dampfpresse ist wegen der sehr schnellen Durchwärmung und Plastifizierung der Pressgutmatte durch den Wasserdampf nur eine relativ niedriger spezifischen Pressdruck von 10 bis 15 bar für die Verdichtung erforderlich. Dabei erhält man im Normalfall ein nahezu homogenes Dichteprofil, welches für Balken und dicke Platten erwünscht ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es gewesen eine Vorrichtung und ein kontinuierliches Verfahren zur Verfügung zu stellen, die es erlauben Späne und/oder Fasern zu Platten, Balken und Profilen mit besonders vorteilhaften Eigenschaften zu verarbeiten und dabei eine optimierte Energieausnutzung durch Wiederverwendung des eingesetzten Heizgases, insbesondere Wasserdampf, zu gewährleisten, und bei kompakter Bauweise kleinere Mengen an Holzmaterialien von 10 bis 50 m³ pro Tag wirtschaftlich herzustellen, ohne die Nachteile des Standes der Technik aufzuweisen.

Desweiteren soll die Anlage die Möglichkeit bieten in kleineren Chargen im Bereich von 15 bis 50 m³ zu arbeiten.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es deshalb gewesen eine Vorrichtung zur Herstellung von Platten, Balken, Profilen oder ähnlichem aus Matten von Spänen und/oder Fasern, die mit einem Bindemittel versehen sind zur Verfügung zu stellen, indem die Vorrichtung aus

– einer Druckkammer besteht, die in mindestens ein Druckkammersegment unterteilt ist, worin in der Druckkammer beiderseits der Pressgutmatte,
– ein Förderelementsystem angeordnet ist, das aus mindestens einem feststehenden und mindestens einem beweglichen Förderelement oder mindestens zwei beweglichen Förderlementen besteht,
– in die Druckkammer ein Heizgas eingebracht wird, das in die Pressgutmatte eindringt,
– mindestens am Zugang und Ausgang der Druckkammer und des oder der Druckkammersegmente Dichtungsmittel angeordnet sind, die mit dem Pressgut gasdicht abschließen,
– eine gegebenenfalls vollständige oder teilweise Kreislaufführung des eingesetzten Heizgases, insbesondere Wasserdampf, vorgesehen ist und
– vor dem Austritt des endverdichteten Pressgutes die Restfeuchtigkeit in mindestens einem weiteren abgetrennten Druckkammersegment der Druckkammer reduziert wird.

Vorteilhafterweise wird durch die vorliegende erfindungsgemäße Anlage eine dampfdichte Arbeitsweise ermöglicht, ohne hohe Energieverluste.

Besonders vorteilhaft ist, dass bei dem zu verpressenden Material, beim Verpressen unter plastifizierenden Bedingungen, in einer Heizgas- und/oder Wasserdampfatmosphäre ein häufig wiederholtes geringfügiges Ausdehnen und Wiederverdichten des Pressgutes den entstehenden Leimbindungen und damit der Festigkeit des fertigen Produktes nicht schadet.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die lockeren Seitenkanten der Pressgutmatte, die bei der Streuung entstehen, mit einer Überbreite von 5 bis 60 mm erzeugt und vor dem Eintritt in die Vorrichtung besäumt oder vorverdichtet. Die Verdichtung erfolgt in der Weise, dass beidseitig senkrecht zur Mattenfläche stehende Verdichterwalzen angeordnet sind, die die überstreuten Späne und/oder Fasern hineindrücken. Somit ist vorteilhafterweise in Verbindung mit den Drucklippen am Eintritt zur erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Dampfaustritt nach außen vollständig unterbunden oder mindestens sehr stark reduziert. Hierdurch wird ein nahezu geschlossener Dampfraum gebildet, der höhere Dampfdrücke und einen geringen Dampfverbrauch gewährleistetet als sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Zusätzlich kann das Heizgas- und/oder Wasserdampf zurückgewonnen werden und ein nahezu geschlossener Kreislauf ermöglicht werden. In einer bevorzugten Ausführung wird ein Überbreite der Streuung von 5 bis 30 mm verwendet.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung senkrecht von oben nach unten angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann das Heizgas- und/oder Wasserdampfgas, wenn es ein Kondensat bildet, nach unten ablaufen und als Schmiermittel an den Übergängen zwischen den einzelnen Druckkammersegmenten dienen, wodurch die Reibung der Drucklippen an dem Pressgut verringert wird. Zusätzlich wird vorteilhafterweise durch die senkrechte Anordnung die Verschmutzung der Segmente durch Staub und Späne reduziert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff Bindemittel solche Substanzen verstanden, die mit Wärme und/oder Wasserdampf aushärten. Bevorzugt werden solche Bindemittel, die mit Wasserdampf aushärten. Desweiteren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff Heizgas Wasserdampf, Stickstoff, inerte Gase, gegebenenfalls Kohlendioxid und ähnliche sowie Mischungen dieser verstanden.

Die Ein-, und Austrittsöffnungen der Druckkammer bzw. der einzelnen Druckkammersegmente der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen Dichtungsmittel gegenüber den vor bzw. nach ihnen befindlichen Bereichen auf. Hierbei kann es sich erfindungsgemäß um Drucklippen handeln, die die einzelnen Druckkammersegmente gasdicht voneinander trennen. Diese Drucklippen liegen an den Oberflächen des Pressgutes an oder ragen 0,1 bis 10 mm in die Oberflächen und Umfang des verdichteten Pressgutes hinein, so dass hierdurch der Dampfaustritt zwischen den einzelnen Druckkammersegmenten und nach außen vollständig unterbunden oder mindestens sehr stark reduziert ist und die Kammern weitestgehend druckdicht untereinander sind. Bevorzugt wird eine Einstellung der Drucklippen in die Oberflächen und Kanten des verdichteten Pressgutes von 0,1 bis 6 mm und besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,3 mm und ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Drucklippen über eine elektronische oder manuelle Steuerung, je nach Plattenstärke und Druckaufbau, bezogen auf das eingesetzte Material geregelt bzw. aus- oder eingefahren werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Drucklippen in den einzelnen Druckkammersegmenten jeweils an den begrenzenden Druckkammersegmentwänden im Ein- und Ausgangsbereich angeordnet sein. Hierdurch wird vorteilhafterweise die Gasdichtheit der einzelnen Druckkammersegmente gewährleistet. Erfindungsgemäß können als Drucklippen solche aus Edelstahl wie z.B. V2A V4A oder ähnliche, einem Hartmetall oder anderen abriebfesten Materialien eingesetzt werden.

Als Stähle können sowohl die gehärteten oder solche mit besonderen physikalischen oder chemischen Eigenschaften verwendet werden. Hierbei wird besonders auf die Zugfestigkeit und die physikalischen oder/und chemischen Eigenschaften zu achten sein.

Als Hartmetalle werden Phasengemische verstanden, die aus einem geringeren Anteil metallischer Phasen und einem größeren Anteil an keramischen Phasen bestehen. Hierbei können z.B. die Karbide von Übergangsmetallen wie Wolfram, Vanadium, Hafnium, Tantal, Titan, Niob oder Chrom verwendet werden. Desweiteren können Mischungen mit Cobalt und Nickel und den vorgenannten Karbiden eingesetzt werden. Außerdem können auch Systeme mit harten hochschmelzenden Oxiden verwendet werden.

Erfindungsgemäß werden als Transportmechanismus Förderelemente in Form von Stabrosten in der Druckkammer oder den einzelnen Druckkammersegmenten verwendet. Diese Stabroste können aus Stäben definierter Breite bestehen. Diese Stabroste gewährleisten den Transport des Pressgutes innerhalb der Druckammer bzw. den Druckkammersegmenten. Vorteilhafterweise sind die Stabroste in einer besonders bevorzugten Ausführung rechteckig ausgestaltet, und parallel zur Produktionsrichtung angeordnet. Beiderseits des durchlaufenden Pressgutes sind pro Seite mindestens je ein feststehender und ein beweglicher Stabrost oder mindestens zwei bewegliche Stabroste so angeordnet, dass zwischen den Stabrosten ein Pressspalt für das Fördern und Verdichten des Pressgutes entsteht. Hierdurch ist erfindungsgemäß gewährleistet, dass die lockere Pressgutmatte zu einem verdichteten Pressgut z.B. in Form einer Platte oder Balkens, verdichtet wird. Die Stäbe der Stabroste sind so miteinander geschachtelt, dass auf einen Stab des feststehenden Stabrostes ein Stab des beweglichen Stabrostes folgt. Die sich gegenüberstehenden beweglichen Stabroste können z.B. durch Druckkolben oder ähnlich vergleichbare Mittel als Verdichtungselemente so gegeneinander gedrückt werden, dass eine Verdichtung der Pressgutmatte bewirkt wird. In einer weiteren Ausführungsform können pro Seite mindestens je ein beweglicher Stabost angeordnet sein, so dass über eine Regelung einer der beweglichen Stabroste als feststehender Stabrost arbeitet während auf der anderen Seite der andere als beweglichen Stabrost arbeitet und umgekehrt, so dass die Förderung der Pressgutmatte gewährleistet ist.

Alle beweglichen Stabroste des Transportsystems sind z.B. durch Zugstangen oder ähnliche Mittel miteinander verbunden, so dass alle beweglichen Stabroste gleichsinnig bewegt werden können. Vor jedem Förderhub der sich gegenüberliegenden beweglichen Stabroste werden diese mit Hilfe von Druckkolben, z.B. Hydraulikkolben oder ähnlichen, dann nur soweit zusammengedrückt, dass die Oberflächen des Pressgutes von den feststehenden Stabrosten abgehoben werden und dadurch das kontinuierliche Pressgutes ohne größere Reibung in der Produktionsrichtung weiterbefördert werden kann. Vor jedem Leerhub öffnen die gegenüberliegenden beweglichen Stabroste mit Hilfe von z.B. Hydraulikkolben, Tellerfedern oder ähnlichen, so weit, dass das Pressgut sich ausdehnen kann und sich an den feststehenden Stabrosten abstützt und die beweglichen Stabroste entgegen der Produktionsrichtung zurücklaufen können.

In einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Abstände der gegenüberliegenden Stabroste vom Einzug zum Auslauf in der Weise verringert, dass sich ein gemäß der erforderlichen Verdichtungskurve verengender Pressspalt ergibt. Die Auflage der feststehenden Stabroste an den Zwischenwänden der Druckkammersegmente und der beweglichen Stabroste in ihren Aufhängungen können elektrisch oder manuell regelbar gestaltet sein. Hierdurch kann der Pressspalt verstellbar ausgestaltet sein und die Verdichtungskurve an die Gegebenheiten des Bindemittels, der Spanqualität und das jeweils zu produzierende Endprodukt angepasst werden.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung wird das Heizgas oder die Heizgasmischung direkt in die Druckkammer oder die einzelnen Druckkammersegmente zugeführt und dringt über die freien Oberflächen, insbesondere über die Seitenkanten in das Pressgut ein. Hierbei wird vorteilhafterweise ausgenutzt, dass die Zufuhr des oder der Heizgase, insbesondere Wasserdampf, über die Seitekanten des Pressgutes schneller erfolgt als über die senkrechten Oberflächen. In der waagerechten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in den tiefsten Stellen der erfindungsgemäßen Anordnungen der Druckkammer bzw. Druckkammersegmenten der kondensierte Wasserdampf abgesaugt.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind bei einem senkrechten Aufbau die Zwischenwände der Druckkammersegmente so ausgebildet, dass sie von dem Pressgut zur Druckkammerwand leicht geneigt sind und der kondensierte Wasserdampf jeweils an den tiefsten Stellen aufgefangen und abgeführt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen senkrechten Aufbau dient das Kondensat zusätzlich als Schmiermittel für das Pressgut.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mindestens drei Druckkammersegmente enthalten, von denen das erste Druckkammersegment ein einzelnes Heizgas oder eine Mischung mit Wasserdampf enthalten kann. Vorteilhafterweise wird die Pressgutmattendichte im Einlauf des ersten Druckkammersegmentes, durch den Druck des oder der Heizgase, insbesondere erwärmter Wasserdampf, in Relation zur Fördergeschwindigkeit so eingestellt, dass das oder die Heizgase in die lockere Pressgutmatte entgegen deren Produktionsrichtung strömen, so dass erfindungsgemäß die enthaltene Luft in der lockeren Pressgutmatte ausgetrieben wird und eine Vorerwärmung und Vorplastifizierung einsetzt.

Hierbei kann die Verdichtungskurve zum größeren Hauptdruckkammersegment so ausgebildet sein, dass vom Übergang des ersten zum zweiten Druckkammersegment die Enddicke des zu pressenden Materials nahezu erreicht ist. In dem zweiten Druckkammersegment wird mittels des Pressspaltes und des steuerbaren Arbeitsdrucks des oder der Heizgase, insbesondere mit Wasserdampf als Hauptheizgas, die entsprechende Enddicke durch die Verdichtung des Pressgutes und die Aushärtung des Bindemittels gewährleistet.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient das dritte Druckkammersegment der Entdampfung, wobei kein Dampf von außen zugeführt wird, sondern das Druckkammersegment mit der Atmosphäre verbunden ist und der im Pressgut erwärmte und verbliebene unter Druck stehende kondensierte Wasserdampf wieder verdampfen kann. Nach dem Austritt des Wasserdampfes aus dem Endprodukt sinkt die Temperatur des Pressgutes. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der austretende Wasserdampf im dritten Druckkammersegment zurückgewonnen und gegebenenfalls unter Zusatz von frischen Heizgas, dem ersten Druckkammersegment wieder zugeführt.

In einer weitern Ausführungsform kann ein viertes Druckkammersegment vorhanden sein, in dem mittels eines variabel anlegbaren Vakuums die Restfeuchtigkeit des Endproduktes minimiert oder zumindest stark reduziert wird und die Restwärme des Heizgases an einen Wärmetauscher abgegeben wird.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Vorrichtung senkrecht, von oben nach unten, angeordnet sein. Vorteilhafterweise wird das Gewicht der beweglichen Stabroste, die im Leerhub angehoben werden, beim Produktionshub für die Förderung der Pressgutmatte genutzt. Ein weiterer Vorteil ist die platzsparende Unterbringung der Vorrichtung in kleineren Produktionsstätten, die keinen Platz für größere Anlagen besitzen bzw. die mit dem zur Verfügung stehenden Platz auskommen müssen. Die kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der modulare Aufbau ermöglichen die bestmögliche Raumausnutzung auf bestehenden Flächen.

Die in dem ersten Druckkammersegment vorverdichtete Pressgutmatte wird einem Dampfdruck von 1,1 bis 3,5 bar unterworfen. Bevorzugt wird ein Dampfdruck von 1,2 bis 2,5 bar.

In dem zweiten Druckkammernsegment wird das Pressgut auf die Enddicke mittels des Transportmechanismus, bestehend aus dem Stabrostsystem, verdichtet. Hierbei wird zusätzlich mindestens ein Heizgas oder eine Heizgasmischung, insbesondere Wasserdampf, in das Druckkammersegment über Leitungen eingebracht. Hierbei wird in einer Ausführung der Dampfdruck in einem Bereich von 3 bis 20 bar erhöht. In einer bevorzugten Ausführung wird ein Dampfdruck-Arbeitsbereich von 4,2 bis 12.5 bar eingestellt. Hierdurch können optimierte Quellvergütungen für die herzustellenden Produkte gewährleistet werden.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung können an dem Druckkammerkörper Begleitheizungen jeglicher Art angeordnet sein, die ein schnelles Hochfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen und die Kondensation von Wasserdampf verhindern. Neben diesen äußeren Heizmöglichkeiten besteht ebenfalls die Möglichkeit, innerhalb des oder der Druckkammernsegmente Heizmöglichkeiten wie z.B. Heizschlangen zu verwenden.

Zusätzlich können in den einzelnen Druckkammernsegmenten feststehende Seitenwände angeordnet sein, die als Führung ein seitliches Ausweichen der Pressgutmatte verhindern.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es gewesen, ein Verfahren zur Herstellung von Platten, Balken, Profilen oder ähnlichem aus Spänen und/oder Fasern mit einem Bindemittel zur Verfügung zu stellen, indem die lockere Pressgutmatte mit einer Überbreite, pro Seitenkante gestreut wird, die Kanten danach besäumt und/oder verdichtet werden, daran anschließend mindestens in einer Druckkammer, die in mindestens ein Druckkammersegment unterteilt ist, worin mindestens im Druckkammersegment beiderseits zur Breite der Pressgutmatte ein Förderelementsystem, insbesondere ein Stabrostsystem, angeordnet ist, das aus einem feststehenden oder beweglichen und einem beweglichen Förderelement besteht, dass das Pressgut verdichtet, wobei, mindestens ein Heizgas oder eine Heizgasmischung in die Druckkammer oder das oder die Druckkammersegmente zugeführt wird, das oder die einzelnen Druckkammersegmente mit Dichtungsmitteln im Ein- und Ausgangsbereich versehen sind, die in das zu verdichtende Pressgut eindrücken und gasdicht zu einem nächsten Druckkammersegment ausgestaltet sind, und nach Erreichen der Enddicke des Pressgutes das Heizgas oder die Heizgasmischung auf Normaldruck entspannt wird und das Heizgas dem Prozess wieder zugeführt wird und gegebenenfalls die Restfeuchtigkeit der verdichteten Pressgutmatte über ein Vakuum verringert wird.

In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dem endverdichteten Pressgut, z.B. einer Platte, in einem zusätzlichen Druckkammersegment mittels Vakuum ein Teil der Restfeuchtigkeit entzogen werden.

In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird das Verhältnis der Dichte der Pressgutmatte zum Druck des Heizgases so eingestellt, dass die Heizgasströmung im ersten und oder zweiten Druckkammersegment entgegen der Produktionsrichtung erfolgt und eine optimierte Reaktion des Bindemittels in dem Pressgut erfolgt. Zusätzlich kann das Heizgas bzw. die Heizgasmischung Additive enthalten, die die Aushärtung des Bindemittels beschleunigen oder verzögern bzw. in die Struktur des Bindemittels integriert werden.

Auf Einzelheiten der Vorrichtung und der erfindungsgemäßen Verwendung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher eingegangen. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der nachstehenden Figuren erläutert, ohne sie jedoch auf diese Ausführungsform zu beschränken.
Es zeigen
1 die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt.
2 eine Draufsicht im Schnitt gemäß den Angaben B-B in 1 durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Förderelementen und
3 eine weitere Draufsicht im Schnitt gemäß den Angaben B-B in 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit seitlichen Verdichterwalzen und
4 den Querschnitt gemäß den Angaben A-A in 1 durch den erfindungsgemäßen Transportmechanismus.
In der 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) in einem Längsschnitt dargestellt. Sie besteht aus einem Druckkammerkörper (10) der im vorliegenden Fall aus drei unterschiedlich großen Druckkammersegmenten (9) besteht. Von der, gemäß der 1, rechten Seite wird die lockere Pressgutmatte (11) über eine Einzugsvorrichtung (13) bestehend aus einem Transportmechanismus (16), der aus einem Stabrostsystem (2) mit beweglichen und feststehenden Stabrosten (2a und 2b)(hier nicht dargestellt), die über Druckkolben (3)(hier nur schematisch dargestellt) angetrieben werden, besteht, und das Pressgut (12) in der Vorrichtung (1) weiter transportiert. Im Druckkammerkörper (10) erfolgt in einem ersten kleineren Druckkammersegment (9) die Verdichtung des Pressgutes (12) bis nahe der Enddicke. Hier erfolgt über Heizgaszuleitungen (hier nicht dargestellt) eine Vorerwärmung des Pressgutes (12).
Die Ein-, und Austrittsöffnungen an den Druckkammersegmentwänden (15) der Druckkammersegmente (9) und an den äußeren Druckkammerseitenwänden (14) des Druckkammerkörpers (10) weisen Abdichtungen gegenüber den vor bzw. nach ihnen befindlichen Druckkammersegmenten (9) auf. Die Abdichtungen sind als Drucklippen (6) ausgebildet, die die einzelnen Druckkammersegmente (9) gasdicht voneinander trennen. Die Drucklippen (6) ragen 0,1 bis 10 mm in die Oberflächen und Kanten des verdichteten Pressgutes (12) hinein, so dass hierdurch der Dampfaustritt zwischen den einzelnen Druckkammernsegmenten (9) vollständig unterbunden oder mindestens sehr stark reduziert wird. Bevorzugt wird eine Einstellung der Drucklippen (6) in die Oberflächen und Kanten des verdichteten Pressgutes (12) von 0,1 bis 6 mm und besonders bevorzugt 0,1 bis 3 mm, und ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,5 mm. Das in dem ersten Druckkammernsegment (9) Pressgut (12) wird einem Dampfdruck von 1,1 bis 3,5 bar unterworfen. Bevorzugt wird ein Dampfdruck von 1,2 bis 2,5 bar.
In dem zweiten Druckkammersegment (9) wird das Pressgut (12) auf die Enddicke zum endverdichtetem Pressgut (12) mittels des Transportmechanismus (16) verdichtet. Hierbei wird zusätzlich mindestens ein Heizgas, insbesondere Wasserdampf in das Druckkammersegment (9) über Leitungen, (die in der 1 nicht dargestellt sind) eingebracht. Hierbei wird in einer Ausführung der Dampfdruck in einem Bereich von 3 bis 15 bar erhöht. Hierdurch können beste Quellvergütungen gewährleistet werden. In einer bevorzugten Ausführung wird der Dampfdruck-Arbeitsbereich von 4,2 bis 12.5 bar eingestellt. Zusätzlich können in den einzelnen Druckkammernsegmenten (9) seitliche Führungsschienen (7)(hier nicht dargestellt) angeordnet sein, die als Führung ein seitliches Ausweichen des Pressgutes (12) verhindern.
Zusätzlich können an dem Druckkammerkörper (10) Begleitheizungen (hier nicht dargestellt) angeordnet sein, die ein schnelles Hochfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) ermöglichen und die Kondensation von Wasserdampf verhindern. Neben diesen äußeren Heizmöglichkeiten besteht ebenfalls die Möglichkeit, innerhalb des oder der Druckkammernsegmente (9) Heizmöglichkeiten wie z.B. Heizschlangen zu verwenden.
Das dritte Druckkammersegment (9) dient in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Entspannung des Pressgutes (12). Hierbei wird das Heizgas oder die Heizgasmischung auf Normaldruck entspannt und dem Prozess wieder zugeführt. Zusätzlich kühlt das Produkt ab. In einer hier nicht dargestellten vorteilhaften Ausführung kann in einem vierten Druckkammersegment (9) eine Vakuumeinrichtung (17) aufgestaltet sein. Hierdurch wird eine starke Reduzierung der Restfeuchtigkeit des endverdichteten Pressgutes (12) erreicht. Vorteilhafterweise erfolgt durch das Vakuum zusätzlich auch eine weitere Kühlung des endverdichteten Pressgutes (12).
Zusätzlich ist an der Auslaufseite der Vorrichtung (1) eine Ablängsäge (hier nicht dargestellt) angeordnet, die das endlos austretende endverdichtete Pressgut auf die gewünschte Länge schneidet. Der Sägeschnitt erfolgt entweder beim Stillstand des endverdichteten Pressgutes während des Leerhubes, oder die Ablängsäge bewegt sich während des Schneidens in gleicher Geschwindigkeit mit dem endverdichteten Pressgut.
Bei einer senkrechten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) kann es erforderlich sein, das das austretende endverdichtete Pressgut abgestützt wird. Außerdem muß mit zunehmender Länge des endverdichteten Pressgutes ein Ausgleich für das zunehmende Gewicht geschaffen werden, um die Produktionsgeschwindigkeit und die Qualität der Produkteigenschaften zu gewährleisten. Hierfür werden hydraulische oder pneumatische Dämpfer oder Bremsvorrichtungen mit gleicher Wirkung eingesetzt. Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Isolierung (18) versehen, um den Energieverlust zu minimieren.
In der 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) in einer Draufsicht im Schnitt gemäß den Angaben B-B in 1 dargestellt. Hierbei wird der Transportmechanismus (16) bestehend aus den Zugstangen (4), den Druckkolben (3), dem Stabrostsystem (2)(hier nicht dargstellt) und den Heizgasleitungen (8) dargestellt. Hierbei werden bevorzugt als Heizgas Stickstoff, Wasserdampf oder ähnliche verwendet. Der Gasdruck kann über eine Gasdruckregulierung für die einzelnen Druckkammersegmente (9) geregelt werden. Bevorzugt wird eine separate Steuerung jedes einzelnen Druckkammersegmentes (9) in der Vorrichtung (1).
In der Draufsicht sind beidseitig parallel zum Pressgut (12) seitliche Führungsschienen (7) angeordnet, die das seitliche Ausweichen des Pressgutes (12) aus dem Transportmechanismus (16) verhindern. Die seitliche Führungsschienen (7) werden durch die ein- und ausfahrbaren Drucklippen (6) unterbrochen. Diese sind an den Druckkammersegmentwänden (15) und den äußeren Druckkammerkörperseitenwänden (14) angeordnet und werden materialspezifisch bzw. entsprechend den Verdichtungskurven des eingesetzten Materials positioniert. Die Zugstangen (4) des Transportmechanismus (16) sind ebenfalls dargestellt. Hierbei zeigen die Pfeile in den Zugstangen (4) die beiden Bewegungsrichtungen an. In dem dritten Druckkammersegment (9) ist die Führung unterbrochen. Hierin wird das noch vorhandene unter Druck stehende Heizgas entspannt und das nun wieder gasförmige Heizgas über eine Leitung dem Prozess wieder zur Verfügung gestellt. Hierbei muss gegebenenfalls eine Erwärmung und Reinigung erfolgen. Durch die Entspannung des Heizgases wird das endverdichtete Pressgut zusätzlich abgekühlt.
In der 3 ist eine weitere Draufsicht im Schnitt gemäß den Angaben B-B in 1 durch der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Hierbei sind insbesondere die Verdichterwalzen (5) gezeigt. Diese dienen dazu die lockeren Seitenkanten des Pressgutes (11), die bei der Streuung entstehen zu verdichten. Dazu wird die lockere Pressgutmatte (11) bestehend aus Fasern und/oder Spänen mit einer Überbreite von 5 bis 60 mm, bevorzugt von 5 bis 30 mm, pro Seitenkante gestreut und vor dem Eintritt in die Vorrichtung (1) besäumt und/oder in der dargestellten Ausführung mit den Verdichterwalzen (5) vorverdichtet wird. Hierbei sind beidseitig senkrecht zur Mattenfläche stehende Verdichterwalzen (5) angeordnet, die die überstreuten Späne und/oder Fasern hineindrücken. Somit ist vorteilhafterweise in Kombination mit den Drucklippen (6) am Eintritt zur erfindungsgemäßen Vorrichtung der Dampfaustritt nach außen vollständig unterbunden oder mindestens sehr stark reduziert. Zusätzlich wird mit den seitlichen Führungsschienen (7) ein seitliches Ausweichen des Pressgutes (12) aus dem Transportmechanismus (16) verhindert. Die seitliche Führungsschienen (7) werden auch hier durch die ein- und ausfahrbaren Drucklippen (6) unterbrochen. Diese sind an den Druckkammersegmentwänden (15) und den äußeren Druckkammerkörperseitenwänden (14) angeordnet.
In der 4 ist der Querschnitt gemäß den Angaben A-A in 1 durch den erfindungsgemäßen Transportmechanismus der Vorrichtung gezeigt. Hierbei wird der Transportmechanismus (16) bestehend aus dem Stabrostsystem (2) mit den beweglichen (2a) Stabrosten und den feststehenden Stabrosten (2b), die über die Druckkolben (3) bewegt werden, sowie den Zugstangen (4) schematisch gezeigt. Dieses Stabrostsystem (2) kann aus Stäben definierter Breite bestehen. Das Stabrostsystem (2) gewährleistet den Transport des Pressgutes (12) innerhalb der Druckammer (10) bzw. der Druckkammersegmente (9). Vorteilhafterweise sind die Stabroste in einer besonders bevorzugten Ausführung rechteckig ausgestaltet, und parallel zur Produktionsrichtung angeordnet. Beiderseits des durchlaufenden Pressgutes (12) sind oberhalb und unterhalb pro Seite mindestens je ein beweglicher (2a) und ein feststehender (2b) Stabrost angeordnet, so dass zwischen den Stabrosten ein Pressspalt für das Fördern und Verdichten des Pressgutes (12) entsteht. Hierdurch ist erfindungsgemäß gewährleistet, dass die lockere Pressgutmatte (11) verdichtet wird. Die Stäbe der Stabroste sind so miteinander geschachtelt, dass auf einen Stab des feststehenden Stabrostes (2b) ein Stab des beweglichen Stabrostes (2a) folgt. Die sich gegenüberstehenden beweglichen Stabroste können durch Druckkolben (3), z.B. Hydraulikkolben oder ähnlich vergleichbare Mittel so gegeneinander gedrückt werden, dass eine Verdichtung des Pressgutes (12) bewirkt wird. Alle beweglichen Stabroste (2a) des Transportmechanismus (16) sind z.B. durch Zugstangen (4) oder ähnliche Mittel miteinander verbunden, so dass alle beweglichen Stabroste (2a) gleichsinnig bewegt werden können. Vor jedem Förderhub der sich gegenüberliegenden beweglichen Stabroste (2a) werden diese gerade soweit zusammengedrückt, dass die Oberfläche des Pressgutes (12) von den feststehenden Stabrosten (2b) abgehoben und dadurch das kontinuierliche Pressgut (12) ohne größere Reibung in der Produktionsrichtung weiterbefördert wird. Vor jedem Leerhub öffnen die gegenüberliegenden beweglichen Stabroste (2a) so weit, dass die Pressgutmatte (12) sich kurzfristig ausdehnen kann und sich an den feststehenden Stabrosten (2b) abstützt und die beweglichen Stabroste (2a) entgegen der Produktionsrichtung zurücklaufen können.
In einer weiteren bevorzugten hier nicht dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Abstände der gegenüberliegenden Stabroste vom Einzug zum Auslauf in der Weise verringert, dass ein sich gemäß der Verdichtungsanforderung und der Verdichtungskurve verengender Pressspalt ergibt. Die Auflagen der feststehenden Stabroste (2b) an den Zwischenwänden der Druckkammersegmente (9) und der beweglichen Stabroste (2a) in ihren Aufhängungen können elektrisch oder manuell regelbar gestaltet sein. Hierdurch kann der Pressspalt verstellbar ausgestaltet sein und die Verdichtungskurve an die Gegebenheiten des Bindemittels, der Spanqualität und das jeweils erhaltenen Endprodukt angepasst werden.

1: Presse
2: Stabrostsystem
2a: beweglicher Stabrost
2b: feststehender Stabrost
3: Druckkolben
4: Zugstangen
5: Verdichterwalze
6: Drucklippen
7: seitliche Führungsschiene
8: Heizgasleitung
9: Druckkammersegment
10: Druckkammerkörper
11: lockere Pressgutmatte
12: Pressgut
13: Einzugsvorrichtung
14: Druckkammerseitenwand
15: Druckkammersegmentwand
16: Transportmechanismus
17: Vakuumeinrichtung
18: Isolierung

Claims

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Platten, Balken, Profilen oder ähnlichem aus Spänen und/oder Fasern, die mit einem Bindemittel versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus – einer Druckkammer, die mindestens ein Druckkammersegment aufweist, worin in der Druckkammer beiderseits der Pressgutmatte, – ein Förderelementsystem angeordnet ist, das aus mindestens einem feststehenden und mindestens einem beweglichen Förderelement oder mindestens zwei beweglichen Förderelementen besteht, – in die Druckkammer ein Heizgas eingebracht wird, das in das Pressgut eindringt, – mindestens am Zugang und Ausgang der Druckkammer und Druckkammersegmente Dichtungsmitteln angeordnet sind, die mit dem Pressgut gasdicht abschließen, – eine gegebenenfalls vollständige oder teilweise Kreislaufführung des eingesetzten Heizgases, insbesondere Wasserdampf, vorgesehen ist und – vor dem Austritt des endverdichtete Pressgut die Restfeuchtigkeit in mindestens einem weiteren abgetrennten Druckkammersegment der Druckkammer reduziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelementsystem beiderseits des Pressgutes mindestens aus je einem beweglichen und feststehenden Stabrost besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen und feststehenden Stabroste so ineinander greifen, dass auf einen Stab des feststehenden Stabrostes ein Stab des beweglichen Stabrostes folgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelementsystem beiderseits des Pressgutes mindestens aus je einem beweglichen Stabrost besteht.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Einzugsvorrichtung mit seitlichen Verdichterwalzen, zur Verdichtung der lockeren Seitenkanten der Pressgutmatte, ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammersegmente unterschiedliche Dampfdrücke aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer an Eintritts- und Ausgangsöffnung mit Drucklippen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Druckkammersegmente an Eintritts- und Ausgangsöffnung mit Drucklippen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Drucklippen umlaufend in das Pressgut eingedrückt werden.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Drucklippen beweglich und regelbar angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine im Druckkammerkörper angeordnete oder separate Vakuumeinrichtung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsrichtung senkrecht von oben nach unten angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung von Platten, Balken, Profilen oder ähnlichem aus Spänen und/oder Fasern mit einem Bindemittel dadurch gekennzeichnet, dass das die lockere Pressgutmatte mit einer Überbreite, pro Seitenkante gestreut wird, die Kanten danach besäumt und/oder verdichtet werden, daran anschließend mindestens in einer Druckkammer, die mindestens ein Druckkammersegment aufweist, worin im Druckkammersegment beiderseits zur Breite der Pressgutmatte ein Förderelementsystem, insbesondere ein Stabrostsystem, angeordnet ist, das aus einem feststehenden und einem beweglichen Förderelement besteht, die die Pressgutmatte verdichtet, wobei, mindestens ein Heizgas oder eine Heizgasmischung in die Druckkammer oder Druckkammersegmente zugeführt wird, gegebenenfalls die einzelnen Druckkammersegmenten mit Dichtungsmitteln im Ein- und Ausgangsbereich versehen sind, die in das zu verdichtende Pressgut eindrücken und gasdicht zum nächsten Druckkammersegment ausgestaltet sind, und nach Erreichen der Enddicke des Pressgutes im Druckkammersegment das Heizgas oder die Heizgasmischung auf Normaldruck entspannt wird und das Heizgas dem Prozess wieder zugeführt wird und gegebenenfalls die Restfeuchtigkeit des verdichteten Pressgutes über ein Vakuum verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgas oder die Heizgasmischung Additive enthält.
Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Additive die Aushärtung des Bindemittels mit den Spänen und/oder Fasern beschleunigen oder verzögern.