DE19740676A1 - Verfahren zum Beleimen von Fasern - Google Patents
Verfahren zum Beleimen von FasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beleimen von Fasern, bei dem der Leim auf
Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% aufgetragen wird, eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens sowie ein Verfahren zum Steuern der Beleimung von Fasern.
Mit Fasern werden nachfolgend alle lignocellulosehaltigen Fasern bezeichnet, die
insbesondere zur Herstellung von Holzwerkstoffen eingesetzt werden. Typische Fasern sind
solche, die aus Holzhackschnitzeln oder aus Einjahrespflanzen, aus Palmen oder Gräsern
nach dem RMP-(Refiner Mechanical Pulping), TMP- (Thermomechanical Pulping) oder
CTMP-Verfahren (Chemo-Thermomechanical Pulping) erzeugt werden, aber auch durch
chemischen Holzaufschluß erzeugte Fasern sind hier einbezogen. Die beleimten Fasern
können vorzugsweise zur Herstellung von Holzwerkstoffen eingesetzt werden; sie sind vor
allem zur Fertigung von Faserplatten geeignet. Ein typisches, aber bei weitem nicht das
einzige Beispiel ist der Einsatz beleimter lignocellulosischer Fasern zum Herstellen von
MDF-Platten (mitteldichte Faserplatten).
Fasern, die zur Herstellung von Holzwerkstoffen verwendet werden, werden aus
flüssigkeitsgetränkten Hackschnitzeln hergestellt. Vor dem Verleimen müssen die Fasern auf
eine Faserfeuchte (Wassermasse bezogen auf absolut trockene Fasermasse) unter 100%,
vorzugsweise zwischen 1 und 10% getrocknet werden, um eine dauerhafte Verleimung
sicherzustellen und um sogenannte Dampfplatzer zu verhindern, dies sind Risse und
Störungen im Fasergefüge des Holzwerkstoffes, die durch Dampfblasen entstehen, die
während des Verleimens erzeugt werden. Als "trockene Fasern" im Gegensatz zu den
flüssigkeitsgetränkten Fasern, die nach dem Zerfasern von Hackschnitzeln vorliegen, werden
nachfolgend also Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% bezeichnet. Besonders bevorzugt
handelt es sich jedoch um Fasern mit einer Faserfeuchte zwischen 1 und 10%.
Zum Herstellen von Holzwerkstoffen aus Fasern wird der Fasermasse zwischen 5 und 30%
Leim bezogen auf die absolut trockene Fasermasse zugesetzt. Als Leime werden
verschiedene Kunstharze eingesetzt, häufig zum Beispiel Phenol-Formaldehyd, Melamin-
Formaldehyd oder, wenn keine wasserfeste Verleimung erforderlich ist, Harnstoff-Formaldehyd.
Als Leim werden nachfolgend alle natürlichen Leime und Kunstharze
bezeichnet, die auf lignocellulosehaltige Fasern aufgebracht werden, um Holzwerkstoffe
herzustellen.
Bei der Erzeugung von Mitteldichten Faserplatten (MDF) wird heute eine sogenannte "Blow-
Line"-Beleimung vorgenommen. Dabei werden Fasern unmittelbar nach ihrer Herstellung im
Refiner bei hohen Temperaturen und hohem Druck in der sogenannten "Blow-Line" mit dem
Leim vermischt. Die Beleimung findet durch Eindüsen des Leims in die Blow-Line statt. Die
Blow-Line befindet sich zwischen dem Refiner und einem Fasertrockner. Aufgrund des
Druckunterschiedes zwischen Refiner und Fasertrockner schießen die noch feuchten und sehr
heißen Fasern mit einer Geschwindigkeit von 200 bis über 450 m/s durch die Blow-Line.
Durch die dabei entstehenden Turbulenzen in der Blow-Line findet die Vermischung des
eingedüsten Leims mit den Fasern und dadurch die Beleimung der Fasern statt. Dieser
Vorgang vollzieht sich in Bruchteilen von Sekunden. Die beleimten Fasern gelangen am
Ende der Blow-Line in den Fasertrockner. Dort werden sie auf die gewünschte Feuchte
getrocknet und anschließend zu Plattenwerkstoffen oder Formteilen verpreßt.
Diese Art der Beleimung wird heute in jedem MDF-Werk angewendet. Sie ist technisch
einfach durchzuführen, birgt jedoch zwei bedeutende Nachteile in sich. Zum einen wird bei
der Trocknung der Fasern Formaldehyd aus dem Leim auf der Faseroberfläche freigesetzt.
Dieses gelangt mit der Trocknerabluft in die Atmosphäre. Daher sind aufwendige
Installationen wie zum Beispiel Abluftwäscher, Elektrofilter und dergleichen zur Reinigung
der Trocknerabluft von MDF-Fasertrocknern erforderlich bzw. werden von den jeweiligen
Genehmigungsbehörden vorgeschrieben. Abluft-Reinigungsanlagen sind in der Anschaffung
und im Betrieb sehr kostenintensiv.
Zum anderen härtet der Leim beim Trocknungsprozeß teilweise schon aus oder diffundiert
in die Fasern hinein und ist steht dann nicht mehr zum Verbinden von Fasern zur
Verfügung. In der Regel wird von einer Faserfeuchte (Faserfeuchte bedeutet Wassermasse
bezogen auf absolut trockene Fasermasse) von über 100% auf eine Faserfeuchte um 10%
heruntergetrocknet. Der dabei aushärtende Leim trägt nicht mehr zur Faserbindung bei. Er
ist sozusagen verloren. Man geht davon aus, daß ca. 20% des eingesetzten Leimes nach der
Trocknung nicht mehr reaktiv sind. Da Leim teuerer ist als Fasern, stellt dieser Verlust
einen bedeutenden Kostenfaktor dar.
Alternativ zur vorstehend beschriebenen Naßbeleimung wurde verschiedentlich auch die
Trockenbeleimung von MDF-Fasern großtechnisch mit Leimmischern aus der
Spanplattenindustrie versucht. Zur Trockenbeleimung von Fasern wurden Spänemischer
eingesetzt, die zum Beleimen von Holzspänen in der Spanplattenproduktion Verwendung
finden. Der Aufbau solcher Mischer umfaßt einen meist liegend angeordneten drehbaren
Zylinder, der von einer zentralen Welle durchsetzt ist. Die Welle ist mit Austrittsöffnungen
für den Leim versehen. Gegebenenfalls sind Fördermittel für die Späne im Zylinder oder an
der Welle angebracht.
Die Trockenbeleimung ist vor allem an der schlechten Leimverteilung und an der Bildung
von Faseragglomeraten gescheitert. Diese verursachen eine uneinheitliche Oberfläche der
Faserplatte und einen heterogenen Aufbau in der Rohdichte der Platte. Die durch die
Faseragglomerate verursachten Rohdichteschwankungen können zu Schäden an den
Pressblechen moderner kontinuierlicher Preßanlagen führen. Der Energieverbrauch von
derartigen Mischaggregaten ist dabei erheblich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Beleimen von Fasern vorzuschlagen, bei
dem der Einsatz von Leim minimiert wird. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen, mit der Fasern mit
möglichst geringem Leim- und Energieeinsatz optimal beleimt werden. Schließlich ist es
Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern des Leimauftrags vorzuschlagen, mit
dem die Beleimung unter optimierten Bedingungen erfolgt.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird gelöst, dadurch daß Leim auf Fasern mit einer
Faserfeuchte von unter 100% aufgetragen wird und daß Faseragglomerate, die sich durch
das Auftragen von Leim bilden, nach dem Beleimen wieder aufgelöst werden. Bisher
richteten sich alle Maßnahmen, mit denen versucht wurde, Fasern mit einer Faserfeuchte
unter 100% zu beleimen, darauf, das Beleimen so zu gestalten, daß keine Faseragglomerate
entstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren strebt dies auch an, trennt darüber hinaus
jedoch zwischen den Schritten des Beleimens der Fasern und des Auflösens von
Faseragglomeraten.
Es hat sich - entgegen den Vorurteilen der Fachleute - herausgestellt, daß die gleichmäßige
Beleimung der verhältnismäßig trockenen Fasern gewährleistet ist, und daß die
Faseragglomerate ohne Beschädigung der Fasern, also auch ohne Verlust an Faserfestigkeit
wieder aufgelöst werden können. Mit dem Verfahren nach dem Hauptanspruch ist es
insbesondere möglich, trockene Fasern, also Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100%,
vorzugsweise zwischen 10 und 1% Faserfeuchte zu beleimen. Der besondere Vorteil dieser
Maßnahmen liegt darin, daß die trockenen, beleimten Fasern nach dem Auflösen etwa
vorhandener Faseragglomerate unmittelbar einer Produktion von Holzwerkstoffen zugeführt
werden können. Leimverluste die durch das Aushärten von Leim beim Trocknen von Fasern
verursacht werden, werden hier vermieden.
Die Art und Weise, wie die Fasern der Beleimung und nachfolgend dem Auflösen der
Faseragglomerate zugeführt werden, kann beliebig gestaltet werden. Es ist ein mechanischer
Transport der Fasern, beispielsweise durch Schneckenförderer, vorstellbar. Besonders
bevorzugt wird jedoch, daß die Fasern in einem Luftstrom, nachfolgend als Faser/Luftstrom
bezeichnet, gefördert werden. Diese Art des Transportes ist besonders kostengünstig und
einfach zu realisieren. Aufwendige Fördermittel entfallen und der Faser/Luftstrom ist
einfach zu steuern. Mit Luft ist im Zusammenhang dieser Beschreibung vor allem
Umgebungsluft gemeint, doch schließt diese Bezeichnung auch alle anderen Gase ein, die
zum Transport der Fasern und gegebenenfalls auch zum Behandeln der Fasern einsetzbar
sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Fasern vor dem Beleimen
getrocknet werden. Dabei wird der Feuchtegehalt der Fasern vorzugsweise auf Werte unter
20% oder unter 10%, je nach den Erfordernissen der Produktion, die sich an die Beleimung
anschließt, auch unter 5% bis unter 1% Feuchtegehalt getrocknet. Bei der Trocknung wird
gegebenenfalls bereits berücksichtigt, daß durch das Auftragen von Leim erneut Feuchtigkeit
auf die Faser aufgebracht wird.
Das Auflösen von Faseragglomeraten geschieht bevorzugt dadurch, daß die Fasern und die
Faseragglomerate, die in einem Faser/Luftstrom gefördert werden, in eine turbulente
Strömung versetzt werden. Die bei turbulenter Strömung entstehenden Wirbel üben
Scherkräfte auf die Fasern und Faseragglomerate aus, die so bemessen sind, daß die
Faseragglomerate wieder in einzelne Fasern zerlegt werden, daß aber die Faser selbst
unbeschädigt bleibt. Da der Leim auf der Faseroberfläche fester haftet als die Fasern
aneinander, weisen auch die vereinzelten Fasern nach wie vor eine gleichmäßige Beleimung
auf.
Es ist aber auch ohne weiteres vorstellbar, Faseragglomerate durch mechanische
Vorrichtungen wieder zu zerlegen. Durch das Auflösen von Faseragglomeraten nach dem
Beleimen wird erreicht, daß der von den Verarbeitern gewünschte, besonders homogene und
gleichmäßig beleimte Faserstoff bereitgestellt wird, der insbesondere Voraussetzung für eine
gleichmäßige und störungsfreie Produktion von Faserplatten ist.
Zum Erzeugen turbulenter Strömung, in der Faseragglomerate aufgelöst werden, eignen sich
besonders Anlagenteile, die aus der Span- und Faserherstellung bzw. -bearbeitung an sich
schon bekannt sind. Refiner, Defibratoren oder Mühlen werden erfindungsgemäß so
betrieben, daß entgegen dem ursprünglichen Verwendungszweck die Fasern und
Faseragglomerate beim Passieren des Refinders oder der Mühle nicht mechanisch bearbeitet
werden, zum Beispiel auf einen höheren Mahlgrad gemahlen werden, sondern lediglich in
turbulenter Strömung verwirbelt und dabei vereinzelt, also "geflufft" werden.
Ein Refiner läuft beim Auflösen von Faseragglomeraten beispielsweise mit einem
Plattenabstand von über 0,2 mm, vorzugsweise von über 1,0 mm. Bei dieser Öffnungsweite
findet keine Mahlung statt, aber der Faser/Luftstrom wird zwischen den beiden Platten des
Refiners nahezu vollständig in turbulente Strömung versetzt. Refiner und Mühlen sind an
sich als Geräte mit außerordentlich hohem Energieverbrauch bekannt und deswegen bestehen
an sich aus Kostengründen Bedenken gegen den erneuten Einsatz solcher Anlagenteile, die
ja auch schon zum Herstellen der Fasern selbst verwendet werden. Diese Bedenken lassen
sich jedoch dadurch widerlegen, daß die Refiner bzw. Mühlen hier keine Mahlarbeit
ausüben sollen. Die Geräte laufen sozusagen im Leerlauf. Der Energieverbrauch zum
Auflösen der Faseragglomerate ist also denkbar gering, so daß durch den Einsatz dieser
Geräte kaum zusätzliche Kosten entstehen.
Es ist ohne weiteres denkbar, Fasern mit hoher Faserfeuchte auf die vorstehend
beschriebene Weise zu beleimen und ggf. wieder zu vereinzeln, um sie anschließend zu
trocknen und weiterzuverarbeiten. Es wird jedoch besonders bevorzugt, bereits getrocknete
Fasern zu beleimen und diese nach dem Auflösen von Faseragglomeraten unmittelbar einer
Formstation zum Herstellen von Holzwerkstoffen zuzuführen. Gerade diese Abfolge von
Verfahrensschritten gewährleistet einen ökonomischen Einsatz von Energie und Leim, so daß
gegenüber der konventionellen Abfolge von Verfahrensschritten erhebliche
Kosteneinsparungen erreicht werden.
Die Fasern können unmittelbar nach dem Beleimen und dem Auflösen der Faseragglomerate
weiterverarbeitet werden. Es können aber auch Zwischenlager angeordnet sein, um die
Fasern vor dem Beleimen oder nach dem Auflösen der Faseragglomerate zu sammeln, bevor
sie dem Beleimen bzw. der Produktion zugeführt werden.
Wie schon ausgeführt, werden Fasern in der Blow-Line bei Geschwindigkeiten von über 200
m/s bis über 450 m/s beleimt und anschließend getrocknet. Es liegt auf der Hand, daß
sowohl wegen der Unwägbarkeiten des Trockenprozesses als auch wegen der nur ungefähr
einstellbaren Bedingungen des Beleimens selbst stets ein Überschuß an Leim vorzusehen ist,
was erhebliche Kosten verursacht. Es wird deshalb als besonderer Vorteil des
erfindungsgemäßen Verfahrens angesehen, daß es möglich ist, Fasern bei niedrigen
Geschwindigkeiten zu beleimen, weil so der Leimzusatz genau und sparsam dosiert werden
kann. Die Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen beträgt jedenfalls unter 150 m/s,
vorzugsweise unter 50 m/s. Besonders bevorzugt werden Fallgeschwindigkeiten im Bereich
zwischen 0, 1 und 10 m/s. Bei derart niedrigen Fallgeschwindigkeiten, die durch
entsprechendes Steuern des Faser/Luftstroms einstellbar sind, verbleibt ausreichend Zeit, die
Fasern optimal zu beleimen.
Es wird als besonders vorteilhaft beurteilt, wenn die Fasern in einem Faser/Luftstrom mit
natürlicher Fallgeschwindigkeit der Gravitation folgend sinken. Es kann aber auch
angebracht sein, die Fasern einem gewisse Gegenstrom auszusetzen, sie beispielsweise auf
einem spiralförmigen Weg durch die Beleimzone zu führen, um die Verweilzeit in der
Beleimzone zu erhöhen oder um Fasern nach dem Beleimen für die Weiterverarbeitung zu
konditionieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt ebenfalls
mit der niedrigen Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen zusammen. Während des
Beleimens kann erfindungsgemäß das Klima, insbesondere Temperatur und Luftfeuchte, in
der Umgebung der Fasern so eingestellt werden, wie es zum Auftragen des Leims und
beispielsweise zur Verhinderung des Aushärtens des Leims am vorteilhaftesten ist. Auch
diese Maßnahme trägt also zum ökonomischen Einsatz von Leim bei. Temperatur und
Luftfeuchte als kritische Parameter für das Umgebungsklima lassen sich beispielsweise durch
Zusetzen temperierter Luft mit vorgegebener Luftfeuchte einfach einstellen.
Falls erforderlich kann das Beleimen in Gegenwart von inerten oder Schutzgasen erfolgen,
beispielsweise dann, wenn die Anwesenheit von Sauerstoff für den Leim unzuträglich ist.
Bedingt durch die niedrigere Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen ist es möglich, den
Feuchtegehalt der Fasern während des Beleimens und/oder des Auflösens der
Faseragglomerate innerhalb gewisser Grenzen gezielt einzustellen. So ist es beispielsweise
möglich, übertrocknete Fasern geringfügig zu befeuchten oder Fasern, die durch Auftragen
eines zu wasserhaltigen Leims einen zu hohen Feuchtegehalt aufweisen, durch Trocknen
wieder optimal für die weitere Verarbeitung einzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in der nachstehend beschriebenen Vorrichtung
besonders einfach und kostengünstig durchführen. Die Vorrichtung zum Beleimen von
Fasern mit einer Faserfeuchte von unter 100% umfaßt in der einfachsten Ausgestaltung
einen Turm, der eine Einfüllöffnung und einen Austrag aufweist sowie, Mittel zum
Auftragen von Leim und eine Vorrichtung zum Auflösen von Faseraggregaten, die am
Austrag des Turms angeordnet ist. Die Mittel zum Aufbringen von Leim sind im Turm oder
in der Wand des Turms angeordnet.
Der Turm ist von beliebigem Querschnitt, vorzugsweise aber zylindrisch geformt. Die
Einfüllöffnung und der Austrag sind jeweils an entgegengesetzten Enden des Turms
angebracht, vorzugsweise im Bereich der Stirnseiten. Die Einfüllöffnung kann als einfache
Öffnung zum Einbringen der Fasern in den Turm ausgebildet sein, sie kann aber auch als
verschließbare Öffnung oder als Schleuse ausgebildet sein, beispielsweise dann, wenn durch
Öffnen oder Schließen der Einfüllöffnung die in den Turm einzubringende Fasermasse
gesteuert werden soll oder wenn definierte Klimaverhältnisse im Turm einzuhalten sind. Der
Austrag kann in gleicher Weise wie die Einfüllöffnung als Öffnung, an die beispielsweise
ein Rohr anschließt, als verschließbare Öffnung oder als Schleuse ausgebildet sein. Die
Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten schließt sich entweder unmittelbar an den
Austrag an oder sie ist durch eine Verbindungsleitung, zum Beispiel ein Rohr, mit dem
Austrag verbunden.
Durch die Einfüllöffnung gelangen die Fasern in den Turm. Der Turm steht, bezogen auf
die Längsachse des Turms, vorzugsweise senkrecht, er kann aber auch schräg oder sogar
waagerecht angeordnet sein. Die Fasern werden mechanisch oder - was bevorzugt wird - in
einem Faser/Luftstrom in den Turm eingetragen und durch den Turm hindurch gefördert.
Bei senkrecht stehendem Turm ist es besonders vorteilhaft, daß die Fasern, der Schwerkraft
folgend, ohne zusätzlichen Energieeinsatz durch eine Beleimzone, in der die Beleimung
durchgeführt wird, in dem Turm hindurchsinken können. Der Turm hat sich als besonders
geeignet erwiesen, um das Beleimen durchzuführen, weil er ein ausreichend großes
Volumen aufweist, um einen Durchsatz zu ermöglichen, der beispielsweise eine
Faserplattenproduktion versorgen kann. Außerdem ist ein Turm einfach zu errichten und
kann ohne weiteres sämtliche Mittel zum Beleimen, zum Zuführen von Luft oder zum
Verwirbeln der Fasern aufnehmen, die gegebenenfalls zur Durchführung des Verfahrens
erforderlich sind.
Die Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten, die vorstehend bereits näher
beschrieben wurde, ist am Austrag des Turms angeordnet. Nach dem Beleimen werden die
Fasern, insbesondere, wenn ein Refiner oder eine Mühle am Austrag des Turms angeordnet
ist, durch den Sog, der von dem Rotor im Refiner oder in der Mühle erzeugt wird,
angezogen. Besondere Fördermittel zwischen Turm und Refiner oder Mühle sind daher nicht
erforderlich.
Die Mittel zum Beleimen, die im oder am Turm angebracht sind, sind bevorzugt als Düsen
ausgebildet, die über Zuführleitungen mit einem Vorratsbehälter verbunden sind. Düsen
eignen sich bestens, um den Leim fein zu zerstäuben und so auf die Oberfläche der
zahlreichen Fasern aufzubringen, die durch den Turm gefördert werden. Die Düsen können
in der einfachsten, kostengünstigsten und damit vorteilhaftesten Ausführungsform in der
Wand des Turms angeordnet werden. Der Turm und die Düsen für den Leim sind so
aufeinander abzustimmen, daß die Düsen den Leim nicht bis auf die gegenüberliegende
Wand des Turms sprühen, aber daß andererseits auch das vollständige Beleimen der Fasern
gewährleistet ist. Die Anordnung der Düsen kann frei gewählt werden, sie kann
kreisringförmig, spiralig oder in anderer, geeigneter Weise festgelegt werden. Der Bereich
des Turms, in dem die Düsen zum Beleimen der Fasern angebracht sind, wird als
Beleimzone bezeichnet. Das Eindüsen des Leims kann entweder pneumatisch im Luftstrom
erfolgen oder luftlos durch Verdüsen mittels statischem Drucks.
Neben den Mitteln zum Beleimen sind gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der
Vorrichtung Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen in dem Turm oder in der
Wand des Turms angeordnet. Die Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen sind
im einfachsten Fall die Mündungen entsprechender Zuführleitungen. Bevorzugt sind diese
Mittel zum Einbringen von Luft oder von anderen Gasen jedoch auch als Düsen ausgebildet.
Die Düsen sind entweder verteilt in der Beleimzone oder außerhalb der Beleimzone
angeordnet. Sie können zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden. Mittels Einbringen
von Luft kann zum Beispiel der Verlauf des Faser/Luftstroms und/oder die Geschwindigkeit
der Fasern geleitet und beeinflußt werden. Die Luft kann gekühlt, gewärmt, befeuchtet oder
getrocknet sein, so daß über die Mittel zum Einbringen von Luft das Klima im Turm,
insbesondere in und nach der Beleimzone eingestellt werden kann. Wie schon vorstehend
beschrieben, wird meist Luft in den Turm eingeleitet werden. Sollte jedoch für besondere
Anwendungszwecke eine Inertgas- oder Schutzgasatmosphäre erforderlich sein, so kann dies
mit Hilfe der Mittel zum Einbringen von Gasen jederzeit realisiert werden. Es ist ebenfalls
möglich, gasförmige Reaktionskomponenten, die mit dem Leim zusammenwirken sollen, auf
diese Weise in den Turm einzubringen. Aber auch Additive, die für das fertige
Holzwerkstoffprodukt von Bedeutung sind, wie zum Beispiel Fungizide, können hier bereits
eingebracht werden.
Schließlich können im Turm oder an der Wand des Turms Mittel zum Verwirbeln und/oder
Fördern von Fasern angeordnet sein. Diese Mittel können als Leitbleche, Rotoren,
Schikanen oder dergleichen ausgebildet sein. Da die Fördergeschwindigkeit und die
Verwirbelung der Fasern für die Qualität und Gleichmäßigkeit der Beleimung
ausschlaggebend ist, ist das Anordnen solcher Mittel zum Verwirbeln eine Maßnahme, die
das Ergebnis der Beleimung signifikant verbessert.
Die vorstehend beschriebenen Mittel zum Beleimen, zum Einbringen von Luft und zum
Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern sind vorzugsweise an bzw. in der Wand des
Turms angebracht. Dies ist konstruktiv einfacher und auch unter dem Gesichtspunkt der
Instandhaltung günstiger als das Einsetzen solcher Mittel in das Innere des Turms. Falls
jedoch Gründe dafür sprechen, diese Mittel im Turm anzuordnen, beispielsweise
Platzgründe, so ist dies ohne weiteres möglich.
Es wird besonders bevorzugt, daß die vorstehend beschriebenen Mittel zum Beleimen, zum
Einbringen von Luft und zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern verstellbar
ausgebildet sind. Falls Düsen verwendet werden, so sollten diese verstellbar sein, um auch
nach dem Einbau noch ein optimales Ausrichten der Sprühkegel vornehmen zu können, so
daß tote Winkel vermieden werden. Außerdem kann es erforderlich sein, Änderungen der
Einstellung vorzunehmen, wenn sich der Durchsatz von Fasern im Turm ändert oder wenn
andere Leime verarbeitet werden. Auch der Sprühkegel der Düsen und die Durchsatzmenge
sollten aus den genannten Gründen variabel sein.
Der Turm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise senkrecht
angeordnet, mit obenliegender Einfüllöffnung und einem Austrag am unteren Ende des
Turms. Mit dieser Anordnung wird die Schwerkraft zum Fördern der Fasern in dem
Faser/Luftstrom genutzt und somit der Energieaufwand minimiert. Je nach Anordnung und
Ausrichtung der vorhandenen Produktionsanlagen kann es aber erforderlich sein, den Turm
schräg oder liegend, also waagerecht anzuordnen. Steht der Turm nicht senkrecht, dann ist
dafür Sorge zu tragen, daß der Faser/Luftstrom in etwa in der Mitte des Turms verläuft.
Ablagerungen an den Wänden müssen nach Möglichkeit vermieden werden, um ein
"Zuwachsen" des Turms zu verhindern. Durch entsprechende Anordnung von Düsen läßt
sich dies jedoch auf einfache Weise verwirklichen.
In der einfachsten Ausführungsform ist der Turm zylindrisch oder annähernd zylindrisch. Es
wird aber bevorzugt, daß der Turm mindestens abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
Insbesondere im Bereich des Austrags nach der Beleimzone sollte der Turm konisch
ausgebildet sein, um durch die Querschnittsverminderung eine Erhöhung der
Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms zu bewirken, damit die Ausbildung von Turbulenzen
unterstützt wird. Es ist aber auch möglich, den Turm insgesamt konisch auszubilden oder
zwei Kegelstümpfe so zu einem Turm zusammenzusetzen, daß der maximale Querschnitt des
Turmss zwischen Einfüllöffnung und Austrag liegt. Mit der Form des Turms kann die
Verwirbelung und die Fördergeschwindigkeit der Fasern wirksam beeinflußt werden.
Die Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten sind vorzugsweise als Refiner oder Mühle
ausgebildet. Diesen an sich bekannten Anlagenteilen ist gemeinsam, daß sie mindestens
einen Rotor, also ein schnell drehendes Bauteil aufweisen. Durch die Geometrie des Refiners
bzw. der Mühle ist gewährleistet, daß ein Faser/Luftstrom, der auf einer festgelegten
Förderstrecke von der Einfüllöffnung durch die Beleimzone zum Austrag und durch den
Refiner bzw. die Mühle bewegt wird, in definierter Weise in Turbulenzen versetzt wird,
ohne daß es zu mechanischen Schädigungen der Fasern kommt. Das Auflösen der
Faseragglomerate geschieht auch deshalb sehr schonend, weil beim Erzeugen der
Turbulenzen zusätzliche Luft in den Faser/Luftstrom hineingerissen wird.
Um mit möglichst geringem Energieeinsatz den Faser/Luftstrom in vollständige Turbulenz
zu versetzen, erweist es sich als vorteilhaft, Siebe, Leitbleche oder Schikanen im Bereich
der Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten vorzusehen. Mit diesen Maßnahmen kann
der ohnehin schon geringe Energieeinsatz zum Auflösen von Faseragglomeraten weiter
gesenkt werden und außerdem eine vollständige Auflösung von Faseragglomeraten
gewährleistet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Leistung der Mittel zum Auflösen von
Faseragglomeraten einstellbar. Wie schon weiter oben beschrieben, ist zwar nur eine geringe
Antriebsleistung erforderlich, um den Faser/Luftstrom möglichst vollständig in Turbulenzen
zu versetzen, doch kann es sein, daß bei Schwankungen im Durchsatz eine Anpassung der
Leistung der Refiner oder Mühlen nötig ist.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Faser/Luftstrom
nach dem Auflösen der Faseragglomerate in bzw. durch einen Sichter geleitet wird, in dem
überschüssige Luft aus dem Faser/Luftstrom abgeschieden wird, die beim Erzeugen der
Turbulenzen aufgenommen wurde. Durch das Einfügen eines Sichters wird das Volumen des
Faser/Luftstroms wieder auf ein deutlich geringeres Maß reduziert. Die überschüssige Luft
wird vorzugsweise durch Leitungen, die zwischen dem Sichter und den Mitteln zum
Einbringen von Luft und anderen Gasen angeordnet sind, im Kreislauf geführt. Es liegt auf
der Hand, daß es zwar möglich ist, überschüssige Luft einfach in die Umgebung abzuleiten,
doch ist es -unter anderem wegen der günstigeren Energiebilanz- vorteilhaft, den Kreislauf
zumindest teilweise zu schließen. Insbesondere dann, wenn nicht Luft sondern andere Gase
im Turm zugesetzt werden, empfiehlt sich die Kreislaufschließung, um Reinigungsanlagen
einzusparen, die beim Ableiten von Restluft in die Umgebung sonst zu installieren sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung zum Beleimen von
Fasern sind in bzw. an den Leitungen, die zwischen dem Sichter und den Mitteln zum
Einbringen von Luft in den Turm Mittel angebracht, mit denen Temperatur und/oder
Luftfeuchtigkeit der überschüssigen Luft eingestellt werden können, bevor diese wieder dem
Turm zugeführt wird. Falls erforderlich können auch Reinigungsvorrichtungen eingesetzt
werden, die dem im Kreislauf zu führenden Luftstrom unerwünschte Stoffe entziehen. Die
vorgenannten Mittel zum Einstellen von Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit, also Kühl-
bzw. Heizvorrichtungen oder Luftbe- oder entfeuchter erweisen sich besonders dann als
vorteilhaft, wenn das Klima in der Beleimzone oder im Turm insgesamt nach bestimmten
Vorgaben gesteuert wird.
Als eigenständig erfinderischen Teil, der zur Lösung der Aufgabe beiträgt, Fasern
ökonomisch zu beleimen und überschüssigen Material und/oder Energieeinsatz zu vermeiden
wird nachstehend ein Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf die Fasern beschrieben,
bei dem in Abhängigkeit von der zu beleimenden Fasermasse und/oder des je Fasermasse
aufzubringenden Anteils an Leim die Mittel zum Aufbringen von Leim einzeln, in Gruppen
oder insgesamt so eingestellt werden, daß sie einen jeweils vorgegebenen Anteil an Leim je
Zeiteinheit oder je Gewichtseinheit bezogen auf die zu beleimende Fasermasse in den Turm
einbringen. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es gemäß des hier vorgeschlagenen
Verfahrens möglich, auf den Leimauftrag auf die Fasern Einfluß zu nehmen und die
Reaktionsbedingungen entsprechend detailliert zu steuern. Dadurch kann der Leim- und
Energieeinsatz optimiert werden und die Gleichmäßigkeit des Leimauftrags auf die Fasern
gezielt verbessert werden.
Ein verbesserter Leimauftrag wird auch dadurch erreicht, daß die Mittel zum Einbringen
von Luft oder anderen Gasen in den Turm so eingestellt werden, daß jeweils eine
vorgegebene Verwirbelung und /oder ein vorgegebener Weg des Faser/Luftstroms
eingehalten wird. Mit dieser Maßnahme wird der Weg des Faser/Luftstroms durch den
Turm so auf die Beleimzone abgestimmt, daß der eingebrachte Leim möglichst vollständig
auf der Oberfläche der Fasern abgelagert wird.
Werden zusätzlich die je Zeiteinheit in den Turm eingetragene Fasermasse und/oder die
Faserfeuchte erfaßt, und in Abhängigkeit von diesen Werten die Temperatur und/oder die
Luftfeuchte im Turm oder in der Beleimzone eingestellt, dann können die Fasern -was nach
dem Stand der Technik nicht möglich ist- optimal auf die Anforderungen der Produktion,
insbesondere auf die Anforderungen der Pressen zum Verpressen der Fasern beispielsweise
zu MDF-Platten an den Leim eingestellt werden.
Die Temperatur beim Eintritt in den Turm bzw. in der Umgebung der Fasern als
wesentlicher Reaktionsparameter für das Verhalten der Fasern bei der Beleimung und das
Aushärten des Leims wird gemäß einer Vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ebenfalls
erfaßt und in die Steuerung einbezogen.
Es ist schon als Fortschritt anzusehen, wenn Temperatur und Luftfeuchte, Zusatz von Luft
oder anderen Gasen, Transportgeschwindigkeit und andere vorstehend beschriebene
Parameter im Turm insgesamt eingestellt werden können. Gemäß einer besonders
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird aber darüber hinaus ein für bestimmte
Bereiche oder Zonen des Turms jeweils optimiertes Strömungs- und/oder Klimaprofile
eingestellt. So kann zum Beispiel im Bereich der Einfüllöffnung (der Einfüllzone) durch
Einbringen temperierter Luft für den Faser/Luftstrom die Temperatur der Fasern optimal auf
die Beleimung eingestellt werden. In der Beleimzone können Luftfeuchte und Temperatur,
aber auch Weg und Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms so vorgegeben werden, daß der
Leimauftrag ohne Verluste und mit minimaler Bildung von Faseragglomeraten abläuft. Im
Bereich des Austrags kann durch Einstellen von Temperatur und Luftfeuchte die
Faserfeuchte der beleimten Fasern so eingestellt werden, daß das Verpressen der Fasern
störungsfrei abläuft. Zum Einstellen dieser Profile können die jeweiligen Mittel zum
Einbringen von Leim oder Luft oder anderen Gasen oder die Mittel zum Verwirbeln oder
Fördern von Fasern jeweils einzeln oder in Gruppen angesteuert werden.
Zur Optimierung der Beleimung wird weiter vorgeschlagen, die Konsistenz des auf die
Fasern aufzubringenden Leims in Abhängigkeit von der Luftfeuchte im Turm einzustellen.
Da der Feuchtegehalt der Fasern im Hinblick auf das Verpressen eine kritische Größe ist,
und da durch das Aufbringen des Leims zusätzliche Feuchtigkeit auf die Fasern aufgebracht
wird, bedeutet eine präzise Einstellung der Konsistenz des Leims eine verbesserte
Einstellung der beleimten Fasern auf das Verpressen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend am Beispiel der Fig. 1 bis 3
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Beleimen von Fasern
im Längsschnitt;
Fig. 2 a-d einen Querschnitt durch die Beleimzone einer Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 2e einen Längsschnitt durch die Beleimzone einer Vorrichtung nach Fig. 1;
sowie
Fig. 3 a-c eine schematische Darstellung verschiedener Turmformen im Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 2 zum Beleimen von lignocellulosehaltigen Fasern. Ein Turm
4 ist das Kernstück der Vorrichtung 2. Der Turm 4 ist aus Edelstahl hergestellt und - falls
erforderlich - innen mit Teflon beschichtet. Die Beschichtung verhindert ein Anhaften der
beleimten Fasern an der Wand 6 des Turms. Der Turm 4 ist ca. 10 m hoch und hat einen
Durchmesser von ca. 1.5 m; er ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. In die Wand 6
des Turms 4 sind Leimauftragsdüsen 8 eingelassen, deren Sprühkegel einstellbar sind. Die
Leimauftragsdüsen 8 sind über eine Zuleitung 10 mit einem Leimvorratsbehälter 12
verbunden. Weiter sind in die Wand 6 des Turms 4 Luftdüsen 14 eingelassen. Die
Luftdüsen 14 haben ebenfalls einstellbare Sprühkegel. Die durch die Luftdüsen 14
eingesprühte Luft wird über Zuleitungen 16 zugeführt.
An der oberen Stirnseite des Turms 4 ist eine einfache Einfüllöffnung 18 angebracht, die
weder verschließbar noch in ihrem Durchlaß veränderbar ist. -Andere Ausführungsformen
der Einfüllöffnung, beispielsweise Öffnungen mit einstellbarem Durchmesser oder Schleusen
oder dergleichen können bei Bedarf eingesetzt werden. Durch die Einfüllöffnung 18 werden
Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% in den Turm 4 eingetragen. Die Fasern werden
vorzugsweise entweder aus einem Vorratsbehälter oder aus einem Trockner zugeführt.
An der gegenüberliegenden Stirnseite des Turms 4 ist ein Austrag 20 angeordnet. Der
Austrag 20 verbindet den Turm 4 mit einem Refiner 22. Die Wände 24 des Austrags 22 sind
zum Reiner 20 hin konisch ausgebildet. Der Austrag 20 mündet in etwa im Zentrum der
Refinerscheiben 26. Der konische Austrag 20 bewirkt durch die Querschnittsverengung eine
deutliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und fördert dadurch die Ausbildung von
Turbulenzen.
Der Refiner 22 weist zwei profilierte Scheiben 26 auf, von denen eine Scheibe ruht (Stator)
und eine Scheibe mit ca. 4.000 Umdrehungen pro Minute rotiert (Rotor). Die Scheiben sind
im Abstand von ca. 1.5 mm voneinander angeordnet. Bei diesem Scheibenabstand läuft der
Rotor in etwa im Leerlauf; er leistet keine Mahlarbeit weil der Durchlaß zwischen Stator
und Rotor zu groß ist. Der Refiner 22 erzeugt Turbulenzen, die zur Auflösung von
Faseragglomeraten führen. Auch der Refiner 22 ist aus Edelstahl gefertigt und
gegebenenfalls beschichtet, beispielsweise mit Teflon, so daß die beleimten Fasern nicht an
den Scheiben 26 oder anderen Teilen des Refiners 22 haften bleiben.
Dem Refiner 22 nachgeschaltet ist ein Sichter 28, der mit dem Reimer 22 durch eine
Leitung 30 verbunden ist. Im Sichter 28 werden Fasern und überschüssige Luft getrennt.
Die überschüssige Luft wird aus dem Sichter über die Leitung 16 und die Luftdüsen 14
zurück in den Turm 4 geführt. Aus dem Sichter 28 werden die beleimten Fasern entweder
einem Vorratsbehälter oder einer Formstation bzw. einer Presse zum Erzeugen von
Holzwerkstoffen zugeführt.
Die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung 2 eignet sich besonders zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beleimen von lignocellulosehaltigen Fasern mit einer
Faserfeuchte unter 100%. Die Fasern werden konventionell, zum Beispiel durch RMP-,
TMP- oder CTMP-Verfahren aus Hackschnitzeln hergestellt. Die Zerfaserung der
Hackschnitzel erfolgt bei hoher Feuchtigkeit, über 100%, üblicherweise über 200%
Wassergehalt bezogen auf die absolut trockene Fasermasse. Die Fasern werden anschließend
getrocknet und dann, entweder direkt aus dem Trockner oder aus einem Vorratsbehälter der
Beleimung zugeführt.
Die Fasern werden in einem Faser/Luftstrom durch die Einfüllöffnung 18 in den Turm 4
gefördert. Das Bewegen der Fasern in einem Luftstrom - oder einem anderen, geeigneten
Gasstrom - ist einfach, energiesparend und kostengünstig. Der von der Einfüllöffnung 18
zum Austrag 20 gerichtete Luftstrom wird vorzugsweise durch den rotierenden Refiner 22
erzeugt, der den Faser/Luftstrom stetig ansaugt. Alternativ oder ergänzend zum Refiner 22
kann der Faser/Luftstrom auch durch die Luftdüsen 14 erzeugt werden. Die Geschwindigkeit
des Faser/Luftstroms ist weitaus geringer als bei dem vorstehend beschriebenen Blow-Line
Verfahren. Der Faser/Luftstrom hat eine Geschwindigkeit von weniger als 150 m/s,
vorzugsweise von unter 50 m/s. Besonders bevorzugt wird, daß der Faser/Luftstrom sich
mit einer Geschwindigkeit durch den Turm 4 und die Beleimzone "B" bewegt, die in etwa
der natürlichen Fallgeschwindigkeit entspricht. In dem Faser/Luftstrom werden die Fasern
in die Beleimzone "B", in Fig. 1 schraffiert dargestellt, bewegt. Die Beleimzone "B" ist der
Bereich des Turms 4, in dem Leimauftragsdüsen 8 in die Wand 6 des Turms eingelassen
sind. Die Fasern werden in der Beleimzone "B" mit ca. 10 bis 20% Leim bezogen auf die
absolut trockene Fasermasse besprüht. Der Leim wird fein verteilt eingesprüht und lagert
sich nahezu vollständig auf der Oberfläche der Fasern ab.
Um Leimverluste zu minimieren werden die Luftdüsen 14, die zwischen den
Leimauftragsdüsen 8 in der Beleimzone "B" angeordnet sind, so ausgerichtet, daß sie den
Faser/Luftstrom so ausrichten, daß die Fasern dem Sprühkegel der Leimauftragsdüsen 8
möglichst gleichmäßig ausgesetzt sind. Dabei kann der Sprühkegel der Luftdüsen 14
durchaus auch entgegen der Hauptbewegungsrichtung des Faser/Luftstroms ausgerichtet
sein.
Das Beleimen der Fasern mit der hier beschriebenen Vorrichtung minimiert bereits die
Bildung unerwünschter Faseragglomerate. Bisher bekannte Verfahren zum Trockenbeleimen
von Fasern setzten Spänemischer mit verhältnismäßig kleinem Volumen und mechanischen
Fördereinrichtungen ein, die zum Beleimen von Spänen zwar gut geeignet sind, doch die
überhaupt nicht zum Beleimen von Fasern einsetzbar sind. Fasern weisen ganz andere
Abmessungen, weitaus höhere Oberfläche je Gewichtseinheit und dementsprechend geringere
Schüttdichte, aber keine nennenswerte Steifigkeit auf.
Die Faseragglomerate, die sich trotz des verbesserten Leimauftrags noch bilden, werden in
einem anschließenden Verfahrensschritt wieder aufgelöst. Zu diesem Zweck wird der
Faser/Luftstrom mit den darin enthaltenen Faseragglomeraten dem Austrag 20 und von dort
aus dem Refiner 22 zugeführt. Der Austrag 20 ist konisch ausgebildet und der sich zum
Reiner 22 hin verjüngende Querschnitt bewirkt ein stetiges Steigen der Geschwindigkeit des
Faser/Luftstroms und damit eine Zunahme der Turbulenzen im Faser/Luftstrom. Beim
Passieren des Refiners 22, dessen Rotor mit ca. 4.000 Umdrehungen pro Minute läuft, wird
der Faser/Luftstrom vollständig in Turbulenz versetzt. In den Turbulenzen lösen sich die
Faseragglomerate auf, ohne daß die Fasern Schaden nehmen. Der Scheibenabstand der
Scheiben 26 des Refiners 22 ist mit ca. 1,5 mm so bemessen, daß keine Mahlung der
beleimten Fasern stattfindet. Drehzahl des Rotors und Scheibenabstand sind als ungefahre
Angaben aufzufassen. Die jeweiligen Einstellungen werden vom Fachmann so gewählt, daß
der gewünschte Erfolg, das Auflösen der Faseragglomerate, bei geringstmöglichem
Energieeinsatz erreicht wird.
Die beleimten, nunmehr vereinzelten Fasern werden in dem Faser/Luftstrom vom Refiner 22
dem Sichter 28 zugeführt. Hier wird überschüssige Luft, die beim Erzeugen der
Turbulenzen angesaugt wurde, wieder abgeschieden. Der Sichter ist, ebenso wie die schon
beschriebenen Anlagenteile (Turm 4, Reimer 22) aus Edelstahl und gegebenenfalls
beschichtet. Gleiches gilt für die Leitungen, durch die der Faser/Luftstrom geführt wird.
Der Sichter 28 ist ein an sich bekanntes Bauteil zum Abscheiden überschüssiger Gas- bzw.
Luftmengen. Die überschüssige Luft wird durch Leitungen 16 zumindest teilweise in den
Turm 4 zurückgeführt. Die Fasern werden vom Sichter 28 entweder in einen Vorratsbehälter
gefördert oder zu einer Formstation transportiert, die beispielsweise Plattenrohlinge formt,
die in einer anschließenden Presse zu Faserplatten oder Formteilen gepreßt werden.
Weitere Maßnahmen zur Optimierung und verbesserten Durchführung des Verfahrens
können mit einer Vorrichtung gemaß Fig. 1 getroffen werden. Die Luftdüsen 18 können
beispielsweise nicht nur zum Steuern des Faser/Luftstroms bzw. zum Verwirbeln der Fasern
eingesetzt werden, sie können - sämtlich, in Gruppen oder einzeln - auch zum Einsprühen von
Gasen genutzt werden, die die Reaktivität von Fasern oder Leim beeinflussen,
gegebenenfalls kann das eingesprühte Gas auch eine Komponente des Leims sein.
Mittel zum Verwirbeln der Fasern sind in dem Turm 4 in Fig. 1 nicht dargestellt. Es sei
aber darauf hingewiesen, daß im Turm 4 bzw. an den Wänden 6 des Turms 4 solche Mittel,
beispielsweise Schikanen, Leitbleche oder dergleichen angebracht werden können, um eine
optimale Führung des Faser/Luftstroms zu gewährleisten.
Der Leimauftrag wird vorteilhaft in der Weise gesteuert, daß die eingesprühte Menge an
Leim jeweils in Abhängigkeit von der in den Turm 4 eingetragenen Fasermasse dosiert wird.
Zu diesem Zweck wird der Durchsatz der Leimauftragsdüsen 8 erhöht oder verringert, je
nach Masse der je Zeiteinheit zu beleimenden Fasern.
Es kann wünschenswert sein, den Feuchtegehalt der Fasern vor, während oder nach dem
Beleimen zu ändern, um die Fasern und gegebenenfalls auch den Leim möglichst gut auf das
anschließende Verpressen einzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die
Möglichkeit, das Klima in dem Turm 4, insbesondere Temperatur und/oder Luftfeuchte
vorzugeben, um so die Faserfeuchte gezielt zu beeinflussen. Es können zum Beispiel
übertrocknete Fasern von der Einfüllöffnung 18 bis zum Eintritt in die Beleimzone "B"
durch Einsprühen feuchter Luft wiederbefeuchtet werden oder ungenügend getrocknete
Fasern können durch Einsprühen trockener Luft weiter getrocknet werden. Das vorzeitige
Aushärten von Leim oder das Eindringen von Leim in die Fasern kann durch Einstellen
definierter Temperatur und Luftfeuchte in der Beleimzone verhindert werden. So werden
Temperaturen von ca. 20 bis 80°C, meist aber ca. 20 bis 40°C bei einer Luftfeuchte von
ca. 40 bis 95% als besonders geeignet für den Leimauftrag eingestellt. Die Luftfeuchtigkeit
kann an sich auch unter 40% liegen, doch dann müssen Maßnahmen getroffen werden, um
eine statische Aufladung der Fasern zu verhindern. Statisch aufgeladene Fasern neigen dazu,
sich an der Turmwand abzusetzen, sie werden nicht mehr ohne weiteres im Faser/Luftstrom
mitgeführt. Unter diesen Bedingungen können sämtliche technisch eingesetzten Leime
einschließlich PMDI-Isocyanat-Leime für die Faserbeleimung eingesetzt werden.
Nach dem Beleimen kann zum Beispiel die beim Leimauftrag aufgenommene überschüssige
Flüssigkeit durch Nachtrocknen mindestens teilweise wieder entfernt werden, indem
trockene Luft durch die Luftdüsen 14 eingesprüht wird, die zwischen Beleimzone "B" und
Austrag 20 angeordnet sind.
Ein solches Klimaprofil kann erfindungsgemäß ohne weiteres durch Anordnen von Luftdüsen
14 und Leimauftragsdüsen 8 sowie durch das Erfassen von in den Turm 4 eingetragener
Fasermasse und gegebenenfalls der Faserfeuchte sowie durch das Steuern der Düsen 8 und
14 in Abhängigkeit von Fasermasse und -feuchte eingestellt werden. Es ist darüberhinaus
vorteilhaft, zusätzlich die Temperatur der Fasern beim Eintragen in den Turm 4 zu erfassen
und die Temperatur sowie gegebenenfalls die Luftfeuchte im Turm 4 in Abhängigkeit von
der Temperatur der Fasern sowie der Faserfeuchte einzustellen. Besonders bevorzugt wird
es, wenn das Klima im Turm 4 vor, in und nach der Beleimzone "B" jeweils in
Abhängigkeit vom Zustand der unbeleimten bzw. beleimten Fasern eingestellt wird.
Um die in den Turm einzusprühende Luft jeweils wie gefordert zu trocknen oder zu
befeuchten und um die Luft zu erwärmen oder abzukühlen ist es zweckmäßig, entsprechende
Trockner oder Luftbefeuchter, Heizungen oder Kühlgeräte in der Leitung 16 anzuordnen,
die den Sichter 28 mit den Luftdüsen 14 verbindet. Die in der Leitung 16 angeordneten
Geräte und die Luftdüsen 14 können entweder getrennt voneinander eingestellt werden oder
es kann eine programierbare Steuereinheit eingefügt werden, die mit Meßstellen bzw.
-fühlern versehen oder verbunden ist, die die Temperatur der Fasern sowie gegebenenfalls
deren Feuchte und/oder die Temperatur und/oder Luftfeuchte im Turm 4 erfassen. Der
Leimauftrag wird so automatisch gesteuert.
Die Fig. 2a bis e zeigen einen Querschnitt durch den Turm 4 mit in der Wand 6 des Turms
4 angeordneten Leimauftragsdüsen 8 und Luftdüsen 14. Die Düsen 8, 14 können entweder
in getrennten Ebenen angeordnet sein, so wie in Fig. 2a dargestellt, oder sie können in einer
Ebene liegen, so wie in Fig. 2b gezeigt. Die Düsen 8, 14 können radial in den Turm 4
einsprühen (siehe Fig. 2a, b) oder der Sprühkegel kann in einem Winkel a oder in einem
Winkel b in den Turm 4 gerichtet sein, so wie in Fig. 2c-e gezeigt. Die Winkel a bis b
kann Werte zwischen 0 und 90° bezogen auf die Längsachse "A" des Turms 4 annehmen.
Die Fig. 3a bis c zeigen, ergänzend zu der in Fig. 1 abgebildeten Form weitere Varianten
eines Turms 4, in dem Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% beleimt werden können.
Fig. 3a zeigt einen sich von der Einfüllöffnung 18 zum Austrag 20 konisch verjüngenden
Turm 4. Hier gehen Austrag 20 und Turm 4 ineinander über, da diese konische Form des
Turms 4 einen idealen Übergang zu einer Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten
ermöglicht. Durch die stetige Verjüngung des Turms 4 von der Einfüllöffnung zum Austrag
wird die Verwirbelung der Fasern wirkungsvoll unterstützt. Fig. 3b zeigt einen Turm 4, der
sich von der Einfüllöffnung 18 zum Austrag 20 konisch aufweitet. Vorteilhaft ist hier, daß
der Faser/Luftstrom einen besonders langen Weg durch die Beleimzone "B" nimmt, so daß
das Beleimen gut gesteuert werden kann. Fig. 3c zeigt einen Turm 4, der in einem oberen
Abschnitt, vorzugsweise von der Einfüllöffnung 18 bis zum Ende der Beleimzone "B"
konisch erweitert ist und der sich vom Ende der Beleimzone "B" bis zum Austrag 20
konisch verjüngt. Eine solche Konstruktion ist zwar aufwendig, verbindet aber die Vorteile
der anhand der in Fig. 3a und 3b beschriebenen Turmformen. Die Abmessungen des Turms
4 können stark variieren, jeweils in Abhängigkeit von der Form des Turms, von dem
Faserdurchsatz je Zeiteinheit und von den Vorgaben hinsichtlich des einzustellenden
Klimaprofils. Bauhöhen von ca. 5 bis 25 m und Durchmesser von 0,75 bis 3,5 m können
sich ohne weiteres als zweckmäßig erweisen.
Claims (32)
1. Verfahren zum Beleimen von Fasern, bei dem Leim auf Fasern mit einer
Faserfeuchte unter 100% aufgetragen wird und bei dem anschließend
Faseragglomerate, die nach dem Beleimen vorhanden sind, wieder aufgelöst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor dem
Beleimen auf eine Faserfeuchte unter 100%, vorzugsweise auf eine Faserfeuchte
zwischen 10 und 1% getrocknet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Faseragglomerate in einem Faser/Luftstrom in Turbulenz versetzt werden, so daß die
Faseragglomerate durch Verwirbeln wieder aufgelöst werden.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Faseragglomerate nach dem Beleimen zum Auflösen der Faseragglomerate
einen Refiner oder eine Mühle passieren.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fasern nach dem Auflösen der Faseragglomerate einer Formstation zum
Herstellen von Holzwerkstofferzeugnissen zugeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor oder nach
dem Auflösen der Faseragglomerate einem Zwischenlager zugeführt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Leim auf Fasern aufgetragen wird, die sich in einem Faser/Luftstrom mit einer
Geschwindigkeit unter 150 m/s, vorzugsweise unter 50 m/s, insbesondere unter 10
m/s bewegen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leim auf Fasern
aufgetragen wird, die sich senkrecht oder auf einer spiralförmigen Bahn bewegen.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
ein vorgegebenes Klima in der Umgebung der Fasern während des Beleimens
eingestellt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatur und/oder
Luftfeuchte in der Umgebung der Fasern während des Beleimens eingestellt sind.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Feuchtegehalt der Fasern während des Beleimens und/oder des Auflösens der
Faseragglomerate geändert wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Turm,
der eine Einfüllöffnung und einen Austrag aufweist, mit Mitteln zum Aufbringen von
Leim, die im Turm oder in der Wand des Turms angeordnet sind und mit einer
Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten, die am Austrag des Turms
angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum
Auftragen von Leim als Düsen ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Einbringen
von Luft oder anderen Gasen in den Turm im Turm oder in der Wand des Turms
angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum
Einbringen von Luft oder anderen Gasen in den Turm als Düsen ausgebildet sind,
die im Turm oder in der Wand des Turms angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Turm oder an
den Wänden des Turms Mittel zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern
angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mittel zum Auftragen von Leim, die Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen
Gasen und/oder die Mittel zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern,
insbesondere Düsen, verstellbar ausgebildet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm senkrecht,
schräg oder querliegend angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm mindestens
abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum
Auflösen von Faseragglomeraten einen Rotor aufweisen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum
Auflösen von Faseragglomeraten Siebe, Prallbleche oder dergleichen aufweisen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 12, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die
Leistung der Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten einstellbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die
Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten ein Sichter angeordnet ist, den die
Fasern in einem Faser/Luftstrom passieren und in dem überschüssige Luft aus dem
Faser/Luftstrom abgeschieden wird.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungen zwischen
dem Sichter und den Mitteln zum Einbringen von Luft in den Turm angeordnet sind,
durch die die aus dem Faser/Luftstrom abgeschiedene Luft mindestens teilweise
wieder in den Turm zurückgeführt wird.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an den
Leitungen, die zwischen dem Sichter und den Mitteln zum Einbringen von Luft in
den Turm angebracht sind, Mittel zum Einstellen der Temperatur und/oder Mittel
zum Einstellen der Luftfeuchtigkeit angeordnet sind.
26. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern mit einer Faserfeuchte unter
100% in einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 25, bei
dem in Abhängigkeit von der zu beleimenden Fasermasse und/oder des je
Fasermasse aufzubringenden Anteils an Leim die Mittel zum Aufbringen von Leim
einzeln, in Gruppen oder insgesamt so eingestellt werden, daß sie einen jeweils
vorgegebenen Anteil an Leim je Zeiteinheit in den Turm einbringen.
27. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel zum Einbringen von Luft in den Turm und/oder Mittel
zum Verwirbeln von Fasern so eingestellt werden, daß jeweils eine vorgegebene
Verwirbelung der Fasern und/oder ein vorgegebener Weg des Faser/Luftstroms
eingehalten wird.
28. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach Anspruch 26 oder 27, bei
dem die je Zeiteinheit in den Turm eingetragene Fasermasse und die Faserfeuchte
erfaßt werden und bei dem in Abhängigkeit von der Faserfeuchte und der Fasermasse
die Temperatur und/oder die Luftfeuchte im Turm eingestellt werden.
29. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach Anspruch 28, bei dem
zusätzlich die Temperatur der in den Turm eingetragenen Fasern erfaßt und zum
Einstellen der Temperatur und/oder der Luftfeuchte im Turm berücksichtigt wird.
30. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach einem der Ansprüche 26
bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Turm zwischen Einfüllöffnung und
Austrag ein Temperatur- und/oder Luftfeuchteprofil eingestellt wird.
31. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach einem der Ansprüche 26
bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsistenz und/oder die Temperatur des auf
die Fasern aufzubringenden Leims in Abhängigkeit von der Faserfeuchte und/oder
der Temperatur der zu beleimenden Fasern eingestellt wird.
32. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach einem der Ansprüche 26
bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsistenz des auf die Fasern
aufzubringenden Leims in Abhängigkeit von der Luftfeuchte im Turm eingestellt
wird.
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