DE19919822A1

DE19919822A1 - Verfahren und Anlage zur kontinuierlichen Herstellung organischgebundener Holzwerkstoffplatten

Info

Publication number: DE19919822A1
Application number: DE1999119822
Authority: DE
Inventors: Gernot Von Haas; Horst Dipl-Ing Rohde
Original assignee: Maschinenfabrik J Dieffenbacher GmbH and Co; Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 1999-05-01
Filing date: 1999-05-01
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-05-02
Also published as: DE19919822B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, wobei bei dem Verfahren aus einer Streustation auf ein sich kontinuierlich bewegendes Streuband eine mit Bindemittel versetzte Preßgutmatte gebildet wird, die nach Einführung zwischen die Stahlbänder einer kontinuierlich arbeitenden Heißpresse unter Anwendung von Druck und Wärme zu einem Plattenstrang ausgehärtet wird, wobei der Plattenstrang nach dem Verlassen der Heißpresse einer Kühleinrichtung mit geringem spezifischen Druck ausgesetzt wird. Die Erfindung besteht darin, daß der heiße Plattenstrang unmittelbar nach dem Verlassen der Presse einer Schockkühlung unterworfen wird und dabei durch eine Doppelband-Zuhalteeinrichtung geführt wird, deren Zuhaltebänder einen spezifischen Auflagedruck von maximal 0,05 N/mm·2· auf die Oberflächen des Plattenstranges ausüben und die Rückseiten der Zuhaltebänder im Durchlauf mit einem geeigneten Kühlmittel besprüht werden, wobei die Einwirkungszeit der solchermaßen durchgeführten Schockkühlung solange ausgeübt wird, bis die Temperatur in der Mitte des Plattenstranges circa 80 DEG Celsius bis 100 DEG Celsius erreicht hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Holzwerkstoffplatten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 7.

Holzwerkstoffe aus Fasern, Spänen oder Schnitzel (Strands) lassen sich besonders rationell zu Platten unter Verwendung organischer Bindemittel herstellen. Überwiegend werden organisch gebundene Klebstoffe (Harnstoff-, Melamin- und Phenolformaldehyd) und Isocyanate sowie Abmischungen dieser Bindemittel eingesetzt. Platten, die mit Harnstoffharz sowie mit modifiziertem Harnstoffharz abgebunden sind, werden nach der Heißpressung gekühlt. Das Kühlen hat sich als notwendig erwiesen, da Harnstoffharz nach der Aushärtung in der Heißpresse unter Einwirken von Temperatur und Feuchte hydrolysiert ("Hydrolyse-Effekt"). Die Hydrolyse des Bindemittels führt zu einer Schwächung der Klebeverbindung und damit zu einer Verschlechterung der Gebrauchseigenschaften der Holzwerkstoffplatten. So werden die mechanischen Eigenschaften wie die Biegefestigkeit und die Querzugfestigkeit vermindert und die Quellung der Platte wird erhöht.

Die Kühlung erfolgt auf verschiedene Arten. In der Regel werden die Platten nach der Heißpressung zu einem Kühlsternwender transportiert. Der Transport von dem Pressenende zu dem Kühlsternwender dauert etwa 2 Minuten. Die Platten werden in dem Wender in Fächern gestapelt. Die Luft hat allseitig freien Zutritt zu den heißen Platten. Unter Erwärmung der Luft werden die Platten langsam abgekühlt. Meist werden mehrere Wender zur Kühlung der Platten eingesetzt, die die Platten nacheinander durchlaufen. Nach etwa 20 Minuten ist die Temperatur in Plattenmitte auf etwa 70°Celsius gesunken. Die Dicke der Platte wird um bis zu 0,2 mm während des Kühlens vermindert, wobei ein großer Teil der Dickenminderung durch das Austrocknen der Platten verursacht wird (Nachschrumpfen). Anschließend werden die Platten im Lager eingestapelt. Im Reifelager kühlt die Platte weiter ab und es findet ein Feuchteausgleich innerhalb der Platte statt. Zusätzlich nimmt die Platte Feuchte aus der Umgebungsluft auf. Häufig kommt es zum Werfen einzelner Platten im Lager aufgrund ungleicher Klimabedingungen im Stapel. Durch ein solches Lager wird erhebliches Kapital gebunden, wodurch Kapitalkosten verursacht werden. Da der Transport zum 1. Kühlsternwender ca. 2 Minuten dauert und die Platten nur sehr langsam abkühlen, werden die in der Heißpresse ausgebildeten Klebeverbindungen dennoch teilweise zerstört. Diese Schwächung der Klebeverbindung tritt vor allem bei hydrolyseempfindlichen Klebstoffen auf.

Verschiedene andere Vorschläge zur Kühlung der Platten wurden gemacht. So wurde versucht, die Platten in Kühlkanälen mit Zwangsbelüftung zu kühlen. Der Einsatz der Kühlkanäle erwies sich als nachteilig, da die Klimabedingungen nur begrenzt steuerbar waren, so daß sich ungleichmäßige Temperaturverteilungen in den Platten einstellten. Auch wurde vorgeschlagen die Platten in Konditionierkammern zu kühlen (Kioseff Holzindustrie 1974). Hierbei werden die Platten senkrecht aufgestellt durch eine Kammer gefahren, in deren ersten Teil die Platten durch Luft mit einem natürlichen Luftauftrieb gekühlt werden. Im zweiten Teil wird Luft durch eine Zwangsbelüftung um die Platten geführt. Auch in dieser Konditionierkammer war die Luftgeschwindigkeit nicht gleichmäßig, so daß es zu Temperaturunterschieden in der Platte beim Abkühlen und zu Verwerfungen der Platten kam. Die Abkühlzeit konnte nicht wesentlich im Vergleich zu den Sternwendern verkürzt werden.

Auch Taktpressen wurden zur Kühlung und zum nachträglichen Egalisieren von Platten eingesetzt. Solche Taktpressen sind bei Anlagen mit Ein- und Mehretagenheißpressen in einiger Entfernung von der Heißpresse aufgestellt worden. Das taktweise Kühlen in Ein- oder Mehretagenpressen brachte einige Nachteile mit sich. So gab es Probleme im Materialfluß. Die Taktkühlpressen müssen dann so ausgelegt werden, daß die Kapazität genügt, die gesamte Produktion der Heißpresse zu kühlen. Das Handling der Platten wird aufwendig. Weiterhin gibt es beim taktweisen Beschicken der Presse erhebliche Probleme. Die Plattenoberflächen kühlen unterschiedlich schnell aus, wodurch es zu Verwerfungen der Platten kommt.

Kontinuierlich arbeitende Doppelbandpressen werden zum Teil als Heiß- Kühlpressen gebaut. Die Doppelbandpresse besteht aus zwei endlosen, gegenläufigen Stahlbändern, die über Antriebstrommeln geführt werden und zwischen zwei aufeinanderweisenden Bandabschnitten das zu pressende Gut aufnehmen. Nach DE 29 22 151 wird die Doppelbandpresse so ausgeführt, daß Rollenketten zwischen den Preßplatten und dem Band laufen. Die Doppelbandpresse wird in zwei Bereiche unterteilt. Im ersten Bereich sind die Preßplatten beheizt. Die Rollenketten laufen zwischen Bändern und den beheizten Preßplatten. Der zweite Bereich wird prinzipiell mit der gleichen Ausstattung versehen. Die Preßplatten werden aber gekühlt. Beide Bereiche werden durch eine Isolierwand getrennt. Bei diesen Heiß-Kühlpressen muß das Band zunächst im ersten Bereich aufgeheizt und dann wieder gekühlt werden. Durch das Aufheizen und Abkühlen wird viel zusätzliche Energie benötigt. Die Heiß-Kühlpressen sind daher im Betrieb sehr teuer. Sie verursachen weiterhin hohe Investitionskosten.

Durch die DE-PS 24 14 762, von der die Erfindung ausgeht, ist eine Anlage bekannt geworden, die eine kontinuierlich arbeitende Presse, eine nachfolgende Kühlplattengleiteinrichtung mit geringer spezifischer Druckeinwirkung und eine Kalibriereinrichtung umfaßt. Die Zielsetzung dieser Patentschrift ist jedoch das Kalibrieren des Plattenstranges nach der kontinuierlich arbeitenden Presse. Eine ausreichende Schnellkühlung des Plattenstranges unmittelbar nach dem Heißpressen ist damit nicht möglich, das heißt die oben angeführten Nachteile beim Verlassen der kontinuierlich arbeitenden Heißpresse lassen sich damit ebenfalls nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kühlvorgang der Platten im Zuge der Holzwerkstoff bzw. Kunststoffplattenherstellung so zu führen, daß der "Hydrolyse-Effekt" nicht mehr auftritt, Verwerfungen der Platten vermieden werden und die Klimatisierung zum großen Teil eingespart wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach Anspruch 1 darin, daß der heiße Plattenstrang unmittelbar nach dem Verlassen der kontinuierlich arbeitenden Presse einer Schockkühlung unterworfen wird und dabei durch eine Doppelband-Zuhalteeinrichtung geführt wird, deren Zuhaltebänder einen spezifischen Auflagedruck von maximal 0,05 N/mm² auf die Oberflächen des Plattenstranges ausüben und die Rückseiten der Zuhaltebänder im Durchlauf mit einem geeigneten Kühlmittel besprüht werden, wobei die Einwirkungszeit der solchermaßen durchgeführten Schockkühlung solange ausgeübt wird, bis die Temperatur in der Mitte des Plattenstranges circa 80°Celsius bis 100°Celsius erreicht hat.

Das Verfahren besteht demnach darin, den Plattenstrang unmittelbar nach Verlassen der Heißpresse in einer Doppelband-Zuhalteeinrichtung in einer Art Schockkühlung sehr schnell zu kühlen. In der Doppelband-Zuhalteeinrichtung wird die Oberflächentemperatur des Plattenstranges von ca. 160°Celsius auf ca. 30°Celsius vermindert. Die Plattenmitte muß in der Doppelband- Zuhalteeinrichtung von ca. 115°Celsius auf 100°Celsius und geringer, bevorzugt 80°Celsius, gekühlt werden.

Die Anlage zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß die Kühleinrichtung als eine Doppelband-Zuhalteeinrichtung unmittelbar hinter der kontinuierlich arbeitenden Presse angeordnet ist und mit bis maximal von 0 bis 0,05 N/mm² ausübbarem Zuhaltedruck ausgeführt ist und auf den Rückseiten der auf den Plattenstrang kontaktgebenden Bandflächen mehreren Reihen Kühlmittelsprühdüsen angeordnet sind.

Beispielsweise ergibt sich bei einer Plattenstrangdicke von 16 mm und einer Bandgeschwindigkeit von 500 mm/s, entsprechend der kontinuierlich arbeitenden Heißpresse eine Kühllänge der Doppelband-Zuhalteeinrichtung von 15 m.

Bei der Doppelband-Zuhalteeinrichtung wird mit einem sehr geringen Druck unter 0,05 N/mm² sicher gestellt, daß die Bänder flächig auf dem Plattenstrang aufliegen und somit keine thermische Übergangswiderstände zwischen Band und Platte auftreten können. Durch den geringen Druck wird weiterhin sicher gestellt, daß die Plattendicke während des Kühlens nicht vermindert wird und damit ausgebildete Klebstoffverbindungen der Platte nicht wieder zerstört werden. Die Bänder sind bevorzugt Stahlbänder mit Dicken unter 1 mm. Die Doppelband-Zuhalteeinrichtung wird so ausgelegt, daß eine Kühlung der Bänder auf 20°Celsius bis 50°Celsius möglich ist, die Bänder werden bevorzugt durch Aufsprühen von Wasser gekühlt. Das Sprühwassers verdampft im vorderen Teil der Doppelband-Zuhalteeinrichtung.

Durch die Verdampfungsenergie wird die Plattenoberfläche extrem schnell gekühlt, so daß durch den schnellen Wärmetransfer der dünnen Zuhaltebänder und dem anfänglichen Kühleffekt der Kühlmittelverdampfung die Temperatur des heißen Plattenstranges innerhalb der Kühlmittelsprühstrecke zu den Plattenoberflächen von circa 160°Celsius auf ≧ 30°Celsius und in der Plattenmitte von circa 115°Celsius auf ≧ 80°Celsius abgesenkt werden. Diese Schockabkühlung sollte innerhalb von 10 bis 100 Sekunden, je nach Plattenstrangdicke, Späne- und Faserstruktur eine Abkühlung bis in die Plattenmitte erreicht haben. Die Temperatur von 80°Celsius in der Plattenmitte wird insbesondere erreicht, wenn dünne Platten von 8 mm und geringer hergestellt werden und die Kühleinrichtung für dicke Platten ausgelegt ist.

Ohne unmittelbaren Kühlung des Plattenstranges nach der Heißpresse wird nach Austritt des Plattenstranges aus der Heißpresse über die Plattenoberflächen Dampf an die Umgebung abgegeben. Im Reifelager nehmen die Oberflächen der aufgeteilten Platten, die nicht nach der erfindungsgemäßen Lösung gekühlt werden, langsam die verdampfte Feuchte wieder auf.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Doppelband-Zuhalteeinrichtung direkt nach der Heißpresse geben die fertigen Platten nach der Doppelband- Zuhalteeinrichtung fast keine Feuchte mehr ab. Während der kurzen Strecke zwischen Heißpresse und Doppelband-Zuhalteeinrichtung wird nur sehr wenig Dampf über die Plattenoberflächen abgegeben. In der Doppelband- Zuhalteeinrichtung kann kein Dampf austreten, da die Zuhaltebänder direkt auf dem Plattenstrang aufliegen. Da die Plattenaußenschichten von circa 160°Celsius durch die Schockkühlung schnell unter 100°Celsius gekühlt werden, strömt Dampf aus dem Platteninneren in die Außenschichten und kondensiert dort. Nach Verlassen der Doppelband-Zuhalteeinrichtung ist auch die Plattenmitte auf unter 100°Celsius abgekühlt, so daß kein Dampf mehr aus der Platte austritt. Unterschreitet die Plattentemperatur 80°Celsius, so findet fast keine Hydrolyse mehr statt. Durch die Verhinderung der Austrocknung und der Dampfströmung mit Feuchtetransport aus der Plattenmitte in die Plattenaußenschichten, weist der Plattenstrang nach dem Verlassen der Doppelband-Zuhalteeinrichtung eine fast homogene Feuchteverteilung auf. Je nach Länge der Kühlstrecke können alle bzw. der größere Teil Kühlsternwender eingespart werden. Die Klimatisierungszeit der Platten im Reifelager kann auf 25% der derzeit üblichen Zeit vermindert werden. Ein Nachschrumpfen der Platte nach Verlassen der Heißpresse wird durch die Verhinderung der Austrocknung vermieden. Dadurch ergeben sich große Vorteile hinsichtlich der Gewährleistung der Dickentoleranzen der gefertigten Platten.

Durch die Schockkühlung wird insbesondere die Hydrolyse des Klebstoffes in den Platten vermindert. Die Temperatur der Plattenaußenschichten wird sehr schnell auf Temperaturen unter 50°Celsius vermindert. Im Platteninneren wird neben der schnellen Temperaturminderung durch die Schockkühlung auch die Feuchte vermindert. Da die Hydrolyse eine gewisse Mindestmenge an Feuchte erfordert und mit zunehmender Feuchte erheblich erhöht wird, wird die Hydrolyse der Plattenmitte vor allem durch die Feuchteminderung gemäß der Erfindung in der Plattenmitte verringert. Aufgrund der geringeren Hydrolyse wird die Querzugfestigkeit und die Biegefestigkeit um ca. 5% erhöht. Die Quellwerte werden um ca. 5% vermindert.

Auch die Verwerfungen der Platten, die durch eine ungleichmäßige Abkühlung bedingt werden, treten bei der erfindungsgemäßen Kühlung des Plattenstranges nicht mehr auf. Im Gegensatz zu der taktweisen Kühlung oder der Kühlung durch Luft treten bei der kontinuierlichen Kühlung gemäß der Erfindung in der Doppelband-Zuhalteeinrichtung keine Temperaturunterschiede während der Kühlung auf.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.

Die Zeichnung zeigt die Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit der kontinuierlich arbeitenden Presse 1, bestehend aus zwei flexiblen endlosen Stahlbändern 3 und 4, die zwischen sich die Preßgutmatte 2 aufnehmen und durch die kontinuierlich arbeitende Presse 1 führen, wobei die Stahlbänder 3 und 4 von Antriebstrommeln 5 und Umlenktrommeln 6 jeweils um einen Preßtisch 7 und einen Preßbär 8 umlaufend geführt sind und sich ggf. mit reibungsmindernden Elementen wie Rollstangen 9 gegenüber beheizten Preßplatten 10 und 11 von Preßtisch 7 und Preßbär 8 abstützen. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung ist als eine Doppelband-Zuhalteeinrichtung 12 ausgeführt und unmittelbar hinter der kontinuierlich arbeitenden Presse 1 angeordnet, deren Zuhaltebänder 17 und 18 der noch heißen Plattenstrang 13 zwischen sich aufnehmen und durch die Doppelband-Zuhalteeinrichtung 12 führen. Auf den Rückseiten der Bandflächen sind mehrere Reihen Kühlmittelsprühdüsen 16 angeordnet. Die Zuhaltebänder 17 und 18 sind über Antriebsrollen 14 und Umlenkrollen 15 umlaufend geführt und stützen sich innerhalb der Kühleinrichtung bzw. Doppelband-Zuhalteeinrichtung 12 gegenüber Transportrollen 19 ab. Der geringe Zuhaltedruck auf die Zuhaltebänder 17 und 18 wird dabei von dem in die Kästen 20 eingeleiteten Luftdruck ausgeübt.

Bezugszeichenliste

1

Kontinuierlich arbeitende Presse

2

Preßgutmatte

3

Stahlbänder oben

4

Stahlbänder unten

5

Antriebstrommel

6

Umlenktrommel

7

Preßtisch

8

Preßbär

9

Rollstangen

10

Preßplatten oben

11

Preßplatten unten

12

Doppelband-Zuhalteeinrichtung

13

Plattenstrang

14

Antriebsrollen

15

Umlenkrollen

16

Kühlmittelsprühdüsen

17

Zuhalteband oben

18

Zuhalteband unten

19

Transportrollen

20

Luftdruckkästen

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, wie Span-, Faser-, Kunststoff und Schnitzelplatten sowie Kunststoffplatten aus kombiniertem Anteil von Holz und Kunststoff als auch aus Kunststoff mit und ohne Verstärkungseinlagen, bei dem aus einer Streustation auf ein sich kontinuierlich bewegendes Streuband eine mit Bindemittel versetzte Preßgutmatte gebildet wird, die nach Einführung zwischen die Stahlbänder einer kontinuierlich arbeitenden Heißpresse unter Anwendung von Druck und Wärme zu einem Plattenstrang ausgehärtet wird, wobei der Plattenstrang nach dem Verlassen der kontinuierlich arbeitenden Heißpresse einer Kühleinrichtung mit geringem spezifischen Druck ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Plattenstrang unmittelbar nach dem Verlassen der kontinuierlich arbeitenden Presse einer Schockkühlung unterworfen wird und dabei durch eine Doppelband- Zuhalteeinrichtung geführt wird, deren Zuhaltebänder einen spezifischen Auflagedruck von maximal 0,05 N/mm² auf die Oberflächen des Plattenstranges ausüben und die Rückseiten der Zuhaltebänder im Durchlauf mit einem geeigneten Kühlmittel besprüht werden, wobei die Einwirkungszeit der solchermaßen durchgeführten Schockkühlung solange ausgeübt wird, bis die Temperatur in der Mitte des Plattenstranges circa 80°Celsius bis 100°Celsius erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des aufgesprühten Kühlmittels 20°Celsius beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kühlmittel Wasser Verwendung findet.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schockkühlung auf die Oberflächen des Plattenstranges in Durchlaufrichtung der Doppelband- Zuhalteeinrichtung in mehreren Kühlzonen mit unterschiedlichen Kühlmitteltemperaturen erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen des Plattenstranges innerhalb der Kühlmittelsprühstrecke an den Plattenoberflächen von circa 160°Celsius auf circa 30°Celsius und in der Plattenmitte von 115°Celsius auf circa 80°Celsius abgesenkt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkzeit bis in die Plattenmitte zwischen 10 und 100 Sekunden beträgt.

7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten wie Span-, Faser-, Kunststoff- und Holzwerkstoffplatten mit einer kontinuierlich arbeitenden Presse, umfassend zwei flexible endlose Stahlbänder, die zwischen sich das Preßgut aufnehmen und durch die Presse führen, von Antriebstrommeln und Umlenktrommeln jeweils um einen Preßtisch und einen Preßbär umlaufend geführt sind, wobei sich die Stahlbänder ggf. mit reibungsmindernden Elementen gegenüber beheizten Preßplatten von Preßtisch und Preßbär abstützen und einer nachfolgenden Kühleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung als eine Doppelband-Zuhalteeinrichtung (12) unmittelbar hinter der kontinuierlich arbeitenden Presse (1) angeordnet ist und mit bis maximal von 0 bis 0,05 N/mm² ausübbarem Zuhaltedruck ausgeführt ist und auf den Rückseiten der auf den Plattenstrang (13) kontaktgebenden Bandflächen mehreren Reihen Kühlmittelsprühdüsen (16) angeordnet sind.

8. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuhaltebänder (17; 18) Stahlbänder mit einer Dicke von etwa einem Millimeter Verwendung finden.

9. Anlage nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlage mehrere Doppelband- Zuhalteeinrichtungen (12) hintereinander angeordnet sind.

10. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Flächendruck zwischen der das Plattenstranggewicht tragenden Transportrollen (19) mittels Luftdruckdüsen in Kästen (20) über bzw. unter den Bändern (17; 18) aufbringbar ist.