DE19930800A1 - Verfahren zur Herstellung von MDF-Platten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung leichter, mitteldichter oder hochdichter Faserplatten (LDF, MDF, HDF) durch Heißverpressung einer aus beleimten Fasern geformten Faserplatte, wobei zur Erzeugung der Fasern Hackschnitzel mit Dampfüberdruck erweicht und dann zu Fasern aufgemahlen werden, die mit Dampfdruck durch eine Blow-line in einen Rohrtrockner gefördert und nach ihrer Trocknung einer Streumaschine o. dgl. zugeführt werden. Zur Reduzierung des Bindemittelverbrauchs wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Endabschnitt des Rohrtrockners als Leim-Benetzungszone ausgebildet wird, in der durch Vergrößerung des Rohrtrockner-Strömungsquerschnitts die Transportgeschwindigkeit des Fasergemisches reduziert und dadurch eine turbulente Strömung erzeugt wird, deren Turbulenz durch Eindüsen zusätzlicher Luft erhöht wird, die gleichzeitig mit der Eindüsung des Bindemittels und vorzugsweise unter gleichem Winkel mit diesem axial in das Zentrum der Benetzungszone eingedüst wird, deren Länge etwa 5 bis 10 mal größer ist als ihr Durchmesser.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung leichter, mitteldichter oder hochdichter Faserplatten (LDF, MDF, HDF) durch Heißverpressung einer aus beleimten Fasern geformten Fa­ serplatte, wobei zur Erzeugung der Fasern Hackschnitzel mit Dampfüberdruck erweicht und dann zu Fasern aufgemahlen werden, die mit Dampfdruck durch eine Blow-line in einen Rohrtrockner gefördert und nach ihrer Trocknung einer Streumaschine o. dgl. zugeführt werden.

Üblicherweise werden entrindetes Holz und/oder Einjahrespflanzen zu Hackschnitzeln zerhackt und anschließend durch Siebung und Wäsche gereinigt. Danach gelangen die gereinigten Schnitzel über einen Einfülltrichter und eine Stopfschnecke in einen Kocher, wo sie mit Dampfüberdruck erweicht werden. Die so erweichten Schnitzel werden über eine weitere Schnecke in einen Scheibenre­ finer gefördert, wo sie zu Fasern aufgemahlen werden. Die Fasern gelangen dann mit Dampfdruck durch eine Blow-line in einen Rohr­ trockner und von dort über eine Zyklonabscheidung in einen Sich­ ter und danach in einen Faserbunker vor einer Streumaschine. Dabei wird das Bindemittel vor der Trocknung des Fasergemisches in die Blow-line eingesprüht. Die Streumaschine formt auf einem durchlaufenden Band eine endlose Fasermatte, die nach kalter Vorverdichtung in eine Heißpresse gelangt und dort zum Faser­ plattenband verpreßt wird.

Problematisch bei der Herstellung von MDF-Platten ist die Belei­ mung der Fasern. Diese Beleimung erfolgte anfangs in Trog­ mischern, was aber zu Faseragglomeraten und -verfilzungen führ­ te. Hieraus resultierte eine ungleichmäßige Faserbeleimung, vor allem aber eine unerwünschte Ausbildung von Leimflecken in den platten-Oberflächen.

Diese Nachteile wurden mit Einführung der Blow-line-Beleimung beseitigt, die heute genereller Stand der Technik ist. Hierbei wird das Bindemittel in das im Eingangsbereich des Rohrtrockners endende Blasrohr hinter dem Refiner auf den Faserstrom gesprüht. Beleimt werden also die noch nassen, heißen Fasern, die erst anschließend getrocknet werden.

Dieses allgemein angewendete Beleimungsverfahren weist einen Nachteil auf, und zwar einen erhöhten Leimverbrauch, der mit etwa 12-15% Bindemittel/atro Fasermasse über dem Leimver­ brauch der Trogmischer-Beleimung von ca. 10-11% liegt. Trotz umfangreicher Untersuchungen konnten die eindeutigen Gründe für diesen erhöhten Leimmittelverbrauch nie vollständig geklärt wer­ den.

Bei der Blow-line-Beleimung besteht ferner die Gefahr einer Ver­ stopfung des Blasrohres. Zur Behebung dieses Problems wurden umfangreiche Untersuchungen angestellt und Lösungsvorschläge unterbreitet (siehe z. B. DE 41 22 842 C2). Einige dieser Lö­ sungsvorschläge empfehlen die Leimeindüsung unmittelbar im Be­ reich des Faseraustritts aus dem Blasrohr oder aber beim Ein­ tritt des Fasergemisches in einen Abscheider, bevor die Faser­ trocknung im Rohrtrockner erfolgt. Nach einem anderen Vorschlag soll im Ausgangsbereich des Blasrohres eine Blasrohrummantelung vorgesehen werden, durch die Luft eingeblasen wird. Die so ge­ kühlte Blasrohroberfläche soll dann zu Kondensatbildung an der Rohrinnenoberfläche führen und somit Faserablagerungen verhin­ dern. Auch eine Verjüngung des Blasrohrendes wird zur Vermeidung von Ablagerungen empfohlen. Aus der Derwent Publication AN 060 276 und der SU-A-1 021 629 ist der Vorschlag zu entneh­ men, die Bindemittel-Eindüsung zwischen dem Ende des Blasrohres und dem Beginn eines Trockners in einem Separator vorzunehmen. Gemäß der WO 89/07 716 kann das Bindemittel auch zwischen den Stufen eines Zweistufentrockners eingebracht werden.

Zur Reduzierung einer unerwünschten Bindemittel-Voraushärtung wird ein Puffern mittels Alkalizugabe empfohlen. Zwingend erfor­ derlich ist aber die Kontrolle der pH-Werte und Pufferkapazitä­ ten der Fasern. Außerdem hat sich das Prinzip der Phenolharz­ zugabe in gasförmigem Zustand bei nachgeschalteter Behandlung mit Formaldehyd und Ammoniak als unwirtschaftlich und indu­ striell schwer realisierbar erwiesen. Der maschinelle Aufwand war zu groß; gegenüber der Blow-line-Beleimung gab es keine Leimersparnisse.

Zur Reduzierung des Leimverbrauchs wurde auch eine Verdünnung des Bindemittels auf einen Feststoffgehalt von 35-45% empfoh­ len. Hierdurch sollte angeblich eine bessere Leimverteilung so­ wie eine geringere Voraushärtung des Bindemittels erfolgen, da durch die Verdampfungsenergie des Wassers die Fasern abgekühlt werden. Jedoch führte auch dieser Vorschlag in der Praxis nicht zu positiven Ergebnissen.

Übereinstimmend wird aber das Bindemittels stets auf die nassen und heißen Fasern aufgebracht; ein Bindemittelverlust z. B. durch Voraushärtung und Hydrolyse sowie durch Faserablagerungen im Trockner wurde als offenbar unvermeidlich in Kauf genommen.

Die EP 0 728 562 A2 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Holzwerkstoffplatten aus Holzfasern oder beispielsweise MDF- Platten aus Holzfasern. Hierbei werden die zuvor aufbereiteten Fasern zunächst einem Trockner zugeführt, von wo aus sie mittels Lufttransport in einen Faserbunker gelangen. Dort erfolgt eine Feuchtemessung, deren Ausgangssignal den Trockner steuert. Aus dem Faserbunker werden die Fasern in eine Förderleitung zuge­ führt, wo sie eine Massenbestimmungsstation durchlaufen, bevor sie eine Benetzungszone erreichen. In der Benetzungszone ist zumindest eine Beleimungsdüse angeordnet, die mit einer Hoch­ druckpumpe verbunden ist und Leim in die Förderleitung einsprü­ hen kann. Nach der Beleimung durchlaufen die beleimten Fasern einen Sichter und werden anschließend pneumatisch einem Streu­ bunker zugeführt, der einer Formstation zugeordnet ist. Dort werden die beleimten Fasern zu einer Matte gestreut und an­ schließend zu Platten verpreßt. Vor der Benetzungszone verjüngt sich die genannte Förderleitung in Förderrichtung gesehen ent­ sprechend einer Venturidüse auf einen verkleinerten Durchmesser, der in einen Diffusorabschnitt mündet, der sich in Strömungs­ richtung gesehen zunächst bauchförmig erweitert, wobei sich an dieser Erweiterung dann eine Verjüngung auf einen kleineren Durchmesser anschließt, der dem anfänglichen Durchmesser der Förderleitung entspricht. In einem Bereich des Diffusorabschnit­ tes, in dem sich der Querschnitt vergrößert, sind mehrere, gleichmäßig am Umfang verteilte Beleimungsdüsen derart angeord­ net, daß die vorbeiströmenden Fasern von dem eingesprühten Leim­ nebel benetzt werden. Um eine möglichst gleichmäßige Benetzung zu erzielen, ist der Sprühkegel jeder Beleimungsdüse sowie ihre Ausrichtung in bezug auf die horizontal verlaufende Mittelachse der Förderleitung jeweils verstellbar. Die Beleimung kann bei Raumtemperatur stattfinden oder aber auch in einem vorgewärmten Luftstrom mit Temperaturen unter 100°C, vorzugsweise 50°C bis 75°C durchgeführt werden, um möglichst viel Wärmeenergie in die zu streuende Fasermatte zu bringen.

Der Erfindung liegt erneut die Aufgabe zugrunde, bei der Her­ stellung von MDF-Platten den Bindemittelverbrauch zu reduzieren.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Endabschnitt des Rohrtrockners als Leim-Benetzungszone ausgebildet wird, in der durch Vergrößerung des Rohrtrockner-Strömungsquerschnitts die Transportgeschwindigkeit des Fasergemisches reduziert und da­ durch eine turbulente Strömung erzeugt wird, deren Turbulenz durch Eindüsen zusätzlicher Luft erhöht wird, die gleichzeitig mit der Eindüsung des Bindemittels mit diesem axial in das Zen­ trum der Benetzungszone eingedüst wird, deren Länge etwa 5 bis 10 mal größer ist als ihr Durchmesser.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Luft-Eindüsung ringförmig um die Bindemittel-Eindüsung herum und vorzugsweise unter gleichem Winkel erfolgt.

Anstelle der bisher propagierten und allgemein angewandten Blow­ line-Beleimung soll also erfindungsgemäß eine Rohrtrockner-Be­ leimung vorgesehen werden, durch die die bisherigen Nachteile vermieden werden. Durch die erfindungsgemäße Beleimung der be­ reits getrockneten und weitgehend abgekühlten Fasern im Endab­ schnitt des Rohrtrockners werden eine Bindemittel-Voraushärtung sowie ein hydrolytischer Abbau des Bindemittels im Rohrtrockner vermieden. Durch die Erzeugung einer erhöhten Turbulenz in der Strömung mit Hilfe zusätzlich eingedüster Luft werden Strömungs­ verhältnisse geschaffen, die eine gleichmäßige Bindemittelver­ teilung gewährleisten. Durch die bezogen auf die Benutzungszone axiale Eindüsung des Bindemittels wird eine Rohrwandbenetzung und damit Anbackungen an der Rohrinnenwandung und Flecken in der Oberfläche der verpreßten Faserplatte vermieden. Dies wird durch eine ringförmig um die Bindemittel-Eindüsung herum vorgenommene Luft-Eindüsung noch vorteilhaft unterstützt.

Zur Erzeugung der gewünschten hohen Turbulenz ist es vorteil­ haft, wenn die Transportgeschwindigkeit des Fasergemisches in der Leimbenetzungszone um etwa 100% bis 300% gegenüber der Transportgeschwindigkeit in der Trocknerzone reduziert wird.

Im Blasrohr weisen die nassen und heißen Fasern eine Temperatur von etwa 160-170°C, eine Geschwindigkeit von etwa 100 m/s und eine Verweilzeit von ca. 0,1-0,3 s auf. Bei herkömmlichen Ver­ fahren liegt die Trockner-Eingangstemperatur bei etwa 180°C und die Trockner-Ausgangstemperatur bei etwa 65°C, wobei das Faser­ gemisch innerhalb von 4-6 s auf eine Rest feuchte von 10-12% getrocknet wird. Erfindungsgemäß muß aber die Feuchte der ge­ trockneten Fasern im Vergleich zur Blow-line-Beleimung niedriger sein, da durch die Beleimung die Feuchte der Fasern ansteigt, aus technologischen Gründen jedoch die Endfeuchte der beleimten Fasern 10-12% nicht überschreiten darf. Erfindungsgemäß wird daher vorgesehen, daß die Feuchte des Fasergemisches durch die Trocknung auf unter 20%, vorzugsweise auf 2-10% reduziert wird, so daß die Endfeuchte des beleimten Fasergemisches weniger als 30%, vorzugsweise 8-12% beträgt. Soweit sich hierdurch eine höhere Trockner-Ausgangstemperatur ergibt, ist es zur Ver­ meidung einer Bindemittel-Voraushärtung zweckmäßig, wenn unmit­ telbar vor und/oder nach bzw. während der Eindüsung des Binde­ mittels (über eine oder mehrere Düsen) das Fasergemisch auf eine Temperatur von 50-70°C abgekühlt wird. Diese Abkühlung kann vorzugsweise dadurch erfolgen, daß die zur Eindüsung des Binde­ mittels eingesetzte Zerstäubungsluft und/oder das Bindemittel temperiert werden, wobei es vorteilhaft ist, wenn das Faserge­ misch in der Benetzungszone sowie das hier eingedüste Bindemit­ tel eine Temperatur von etwa 50° bis 70°C, vorzugsweise von etwa 600 c aufweisen. Ferner kann in diesem Zusammenhang vorge­ sehen werden, daß die zur Turbulenzerhöhung zusätzlich eingedü­ ste Luft temperiert und/oder mit Feuchtigkeit versehen ist.

Das beleimte Fasergemisch wird in einem dem Rohrtrockner nach­ geschalteten Zyklon von seiner Transportluft separiert, wobei dieser Zyklon unmittelbar an das Ende der Benetzungszone ange­ schlossen werden kann.

Als Bindemittel können alle organischen Bindemittel wie z. B. UF-, MUF-, MUPF-, MIUPF-, PF- und Tannin-Leimharze sowie PMDI- Klebstoffe eingesetzt werden. Ein Umbau bestehender MDF-Anlagen mit Blow-line-Beleimung auf die erfindungsgemäße Rohrtrockner- Beleimung ist problemlos möglich, da lediglich das Abschnitts­ ende des modulierten Rohrtrockners ausgetauscht werden muß. Der hier einzusetzende Rohrabschnitt ist mit den erforderlichen Ein­ düsringen zu bestücken. Vorhandene Steuerungs- und Regeleinhei­ ten der Blow-line-Beleimung können weiterhin genutzt werden.

Die Rohrtrockner-Beleimung führt gegenüber der Blow-line-Belei­ mung zu erheblich geringeren Produktionskosten und zu qualitativ hochwertigen MDF-Platten. Bei der Herstellung von MDF-Platten betragen die Bindemittelkosten ca. 19% der Produktionskosten (ohne Abschreibung und Zinsen). Sie sind somit der zweitwichtig­ ste Kostenfaktor. Bei einer Anlage mit einer Jahreskapazität von 250 000 m³ führt eine Senkung des Leimverbrauches von 1% Fest­ harz/atro Fasermasse zu Einsparungen von 1,5 Mio DM. Mit der erfindungsgemäßen Rohrtrockner-Beleimung können gegenüber den herkömmlichen Verfahren bis zu 33% Bindemittel eingespart wer­ den. Dies ist bei Verwendung von Kunstharzbindemitteln nicht nur ökonomisch sondern auch ökologisch sinnvoll, da hierdurch natür­ liche Ressourcen geschont und die Ökobilanz des Werkstoffes ver­ bessert werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung leichter, mitteldichter oder hochdichter Faserplatten (LDF, MDF, HDF) durch Heißverpres­ sung einer aus beleimten Fasern geformten Faserplatte, wo­ bei zur Erzeugung der Fasern Hackschnitzel mit Dampfüber­ druck erweicht und dann zu Fasern aufgemahlen werden, die mit Dampfdruck durch eine Blow-line in einen Rohrtrockner gefördert und nach ihrer Trocknung einer Streumaschine o. dgl. zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt des Rohrtrockners als Leim-Benetzungszone aus­ gebildet wird, in der durch Vergrößerung des Rohrtrockner- Strömungsquerschnitts die Transportgeschwindigkeit des Fa­ sergemisches reduziert und dadurch eine turbulente Strömung erzeugt wird, deren Turbulenz durch Eindüsen zusätzlicher Luft erhöht wird, die gleichzeitig mit der Eindüsung des Bindemittels mit diesem axial in das Zentrum der Benet­ zungszone eingedüst wird, deren Länge etwa 5 bis 10 mal größer ist als ihr Durchmesser.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Eindüsung ringförmig um die Bindemittel-Eindüsung her­ um und vorzugsweise unter gleichem Winkel erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportgeschwindigkeit des Fasergemisches in der Leimbenetzungszone um etwa 100% bis 300% gegenüber der Transportgeschwindigkeit in der Trocknerzone reduziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die zur Eindüsung des Bindemittels eingesetzte Zerstäubungsluft und/oder das Bindemittel temperiert wer­ den.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergemisch in der Benetzungszone sowie das hier eingedüste Bindemittel eine Temperatur von etwa 50° bis 70°C, vorzugsweise von etwa 60°C aufweisen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Turbulenzerhöhung zusätzlich eingedüste Luft temperiert und/oder mit Feuchtigkeit ver­ sehen ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte des Fasergemisches durch die Trocknung auf unter 20%, vorzugsweise auf 2-10% reduziert wird, so daß die Endfeuchte des beleimten Faser­ gemisches weniger als 30%, vorzugsweise 8-12% beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das beleimte Fasergemisch in einem dem Rohrtrockner nachgeschalteten Zyklon von seiner Transport­ luft separiert wird.