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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.
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Aus
dem Stand der Technik sind Anlagen zur kontinuierlichen Herstellung
von Platten aus Holzmaterialien wie Spänen und/oder Fasern bekannt.
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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 Warme zur
Span- oder Faserplatte verpresst werden. Die Pressgutmatte wird
aus einer Ausgangsmischung geformt, deren Feuchte kleiner ist, als
es der Regelfeuchte entspricht.
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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. Des weiteren 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.
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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.
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Aus
der
WO 00/25999 A1 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.
Des Weiteren 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.
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Aus
der
DE 40 09 883 C2 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
im Verhältnis
zu den Zonen mit gleitender Reibung ist eine sichere Förderung
der Pressgutmatte durch die Anlage ebenfalls nicht gewährleistet.
Des Weiteren ist von Nachteil, dass die Teilpressen nicht von einander gasdicht
sind und insbesondere keine Abdichtung im Bereich der Seitenkanten
der Pressgutmatte gegeben ist.
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Aus
der
DE 20 58 820 A 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.
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In
der Technik ist die Verdichtungskurve für die herzustellenden Produkte
von ausserordentlicher Wichtigkeit. Hierbei ist diese von unterschiedlichsten Parameter
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 hoch
verdichtete 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 weiter verdichtet, 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 spezifischer 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.
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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.
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Des
Weiteren kann die Anlage so ausgelegt sein, dass sie die Möglichkeit
zur Herstellung größerer Produktmengen
bis 150 m3 pro Tag bietet.
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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 mehrere Druckkammersegmente unterteilt
ist, wobei in der Druckkammer beiderseits der Pressgutmatte, ein Förderelementsystem
angeordnet ist, das aus mindestens einem feststehenden und mindestens einem
beweglichen Förderelement
besteht,
- – in
die Druckkammer ein Heizgas eingebracht wird, das in die Pressgutmatte
eindringt,
- – mindestens
am Zugang und Ausgang der Druckkammer und 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.
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Vorteilhafter
Weise wird durch die vorliegende erfindungsgemäße Anlage eine dampfdichte
Arbeitsweise ermöglicht,
ohne hohe Energieverluste.
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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.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die
lockeren Seitenkanten der Pressgutmatte, die bei der Streuung entstehen,
mit einer Überbreite
von bis 60 mm erzeugt und vor dem Eintritt in die Vorrichtung die
Kanten besäumt
und/oder verdichtet werden. 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 pro Seite verwendet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die
Vorrichtung senkrecht von oben nach unten angeordnet sein. Vorteilhafter Weise
kann, wenn sich aus dem Heizgas- und/oder Wasserdampf ein Kondensat
bildet, dieses 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 vorteilhafter Weise
durch die senkrechte Anordnung die Verschmutzung der Segmente durch
Staub und Späne
reduziert
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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. Des
Weiteren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff
Heizgas Wasserdampf, Stickstoff, inerte Gase gegebenenfalls Kohlendioxid
und ähnliche
sowie Mischungen dieser verstanden.
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Die
Ein-, und Austrittsöffnungen
der Druckkammer, bzw. der einzelnen Druckkammersegmente, weisen
gegenüber
den vor bzw. nach ihnen befindlichen Bereichen Abdichtelemente 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 gasdicht
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 3 mm und ganz besonders bevorzugt 0,1 bis
0,5 mm.
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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 vorteilhafter Weise 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.
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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.
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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. Des Weiteren können
Mischungen mit Kobalt und Nickel und den vorgenannten Karbiden eingesetzt
werden. Außerdem
können
auch Systeme mit harten hoch schmelzenden Oxiden verwendet werden.
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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 Druckkammer bzw. den Druckkammersegmenten.
Vorteilhafter Weise 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 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 eines 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 vergleichbare Mittel als Verdichtungselemente
so gegeneinander gedrückt
werden, dass eine Verdichtung der Pressgutmatte bewirkt wird. In
einer weiteren Ausführungsform
können
pro Seite mehrere Stabroste angeordnet sein, so dass über eine
Regelung jeweils einer der beweglichen Stabroste als feststehender
Stabrost arbeitet während
der andere als beweglichen Stabrost arbeitet und umgekehrt, so dass
die Förderung
der Pressgutmatte gewährleistet ist.
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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 Pressgute 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 zurück laufen
können.
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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.
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In
der erfindungsgemäßen Ausführungsform der
Vorrichtung werden 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 vorteilhafter
Weise ausgenutzt, dass die Zufuhr des Heizgases oder der Heizgase,
insbesondere Wasserdampf, über
die Seitekanten des Pressgutes schneller erfolgt als über die
Oberflächen.
In der waagerechten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in den
tiefsten Stellen der erfindungsgemäßen Anordnungen der Druckkammer
bzw. Druckkammersegmenten der kondensierte Wasserdampf abgesaugt.
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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.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind mindestens drei Druckkammersegmente enthalten, von denen dem
mittleren Druckkammersegment ein einzelnes Heizgas oder eine Mischung
mit Wasserdampf zugeführt
werden kann. Vorteilhafter Weise 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 der lockeren Pressgutmatte
entgegen deren Produktionsrichtung strömen, so dass erfindungsgemäß die enthaltene Luft
in der lockeren Pressgutmatte ausgetrieben wird und eine Vorerwärmung und
Vorplastifizierung einsetzt.
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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 Heizgases oder der Heizgase, insbesondere mit Wasserdampf als
Hauptheizgas, die entsprechende Enddicke durch die Verdichtung des
Pressgutes und die Aushärtung
des Bindemittels gewährleistet
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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.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der austretende Wasserdampf im dritten Druckkammersegment zurückgewonnen
und gegebenenfalls unter Zusatz von frischen Heizgas, dem ersten Druckkammersegment
wieder zugeführt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist ein viertes Druckkammersegment vorhanden, 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.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann die Vorrichtung senkrecht, von oben nach unten, angeordnet
sein. Vorteilhafter Weise wird dabei 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.
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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.
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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.
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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.
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Zusätzlich können in
den einzelnen Druckkammernsegmenten feststehende Seitenwände angeordnet
sein, die als Führung
ein seitliches Ausweichen der Pressgutmatte verhindern.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es gewesen, ein
Verfahren zur Herstellung von Platten, Balken, Profilen oder ähnlichem
aus Spänen
und/oder Fasern, die mit einem Bindemittel versehen sind, 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 mehrere Druckkammersegmente unterteilt ist, worin in den Druckkammersegmenten
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,
die Druckkammer und 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 die Restfeuchtigkeit
der verdichteten Pressgutmatte über
ein Vakuum verringert wird.
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In
einer weiteren Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird dem endverdichteten Pressgut, z. B. einer Platte, in einem
zusätzlichen Druckkammersegment
mittels Vakuum ein Teil der Restfeuchtigkeit entzogen.
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In
einer bevorzugten Ausführung
des Verfahrens wird das Verhältnis
der Dichte der Pressgutmatte zum Druck des Heizgases so eingestellt,
dass die Heizgasströmung
innerhalb der Pressgutmatte im ersten und oder zweiten Druckkammersegment
entgegen der Produktionsrichtung erfolgt und eine optimierte Reaktion
des Bindemittels in dem Pressgut erzielt. 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.
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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.
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Es
zeigen:
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1 die
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt.
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2 eine
Draufsicht im Schnitt gemäß den Angaben
B-B in 1 durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Förderelementen
und
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3 eine
weitere Draufsicht im Schnitt gemäß den Angaben B-B in 1 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit seitlichen Verdichterwalzen und
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4 den
Querschnitt gemäß den Angaben A-A
in 1 durch den erfindungsgemäßen Transportmechanismus
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In
der 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung (1)
in einem Längsschnitt
dargestellt. Sie besteht aus einem Druckkammerkörper (10) der im vorliegenden
Fall in drei unterschiedlich große Druckkammersegmenten (9)
aufgeteilt ist. 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) besteht, die über
Druckkolben (3)(hier nur schematisch dargestellt) gegen
einander gedrückt werden
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
Heizgaszuführung
(in 1 nicht dargestellt) eine Vorerwärmung des
Pressgutes (12).
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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. In dem ersten Druckkammernsegment (9) wird
das Pressgut (12) einem Dampfdruck von 1,1 bis 3,5 bar
unterworfen. Bevorzugt wird ein Dampfdruck von 1,2 bis 2,5 bar.
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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.
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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 der Druckkammersegmente (9) Heizmöglichkeiten,
wie z. B. Heizschlangen zu verwenden.
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Das
dritte Druckkammersegment (9) dient in einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Entspannung des Heizgases (12). Darin
werden das Heizgas oder die Heizgasmischung entspannt und der aus
dem endverdichteten Pressgut austretende Dampf dem Prozess wieder
zugeführt.
Zusätzlich
kühlt dabei
das Produkt ab.
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In
einer hier nicht dargestellten vorteilhaften Ausführung ist
an einem vierten Druckkammersegment (9) eine Vakuumeinrichtung
angeschlossen. 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.
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Bei
einer senkrechten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1)
kann es erforderlich sein, dass 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 des Produktes
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.
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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 f, Wasserdampf,
Stickstoff oder ähnliche verwendet.
Der Gasdruck kann über
eine Gasdruckregulierung für
die einzelnen Druckkammersegmente (9) geregelt werden.
Bevorzugt wird eine separate Steuerung des Dampfdruckes im ersten
kleineren Druckkammersegment (9) der Vorrichtung (1).
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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 seitliche Führung
unterbrochen. Hierin wird das noch vorhandene unter Druck stehende
Heizgas entspannt und das nun wieder gasförmige Heizgas über eine
Leitung zum ersten Druckkammersegment 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 die erfindungsgemäße 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. 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 seitlichen
Führungsschienen
(7) werden auch hier durch die ein- und ausfahrbaren Drucklippen
(6) unterbrochen. Diese sind an den Druckkammersegmentwänden (15)
und den äußeren Druckkammerkörperwänden (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
Stabrosten (2a), die über
Druckkolben gegen einander gedrückt
werden, und den feststehenden Stabrosten (2b), sowie den
Zugstangen (4) schematisch gezeigt.
-
Dieses
Stabrostsystem (2) besteht aus Stäben definierter Breite. Das
Stabrostsystem (2) gewährleistet
den Transport des Pressgutes (12) innerhalb der Druckkammer
(10) bzw. der Druckkammersegmente (9). Vorteilhafterweise
sind die Stabroste in einer besonders bevorzugten Ausführung rechteckig
ausgestaltet, und sind 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 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
zurück
laufen 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