DE19957265A1

DE19957265A1 - Verfahren und Dampfpresse zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten

Info

Publication number: DE19957265A1
Application number: DE19957265A
Authority: DE
Inventors: Susanne Berger; Friedrich B Bielfeldt
Original assignee: Maschinenfabrik J Dieffenbacher GmbH and Co; Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 1999-11-28
Filing date: 1999-11-28
Publication date: 2001-05-31
Also published as: US6533890B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten wie Span-, Faser- und Schnitzelplatten durch Verpressen und Aushärten einer mit wärmeaushärtbarem Bindemittel behandelten Preßgutmatte in einer Dampfpresse, bei dem die Preßgutmatte in den von zwei Preßplatten gebildeten Preßraum der Dampfpresse eingeführt wird und sich dieser schließt, wobei beim Schließen und Verpressen im Bereich eines äußeren Rahmens am Rand der beweglichen Preßplatte die Preßgutmatte gegenüber dem Hauptpreßbereich abgedichtet wird, danach wird über Öffnungen zumindest einer Preßplatte Wasserdampf in den Preßraum eingeführt, der Preßdruck ausgeübt sowie die Preßgutmatte ausgehärtet, anschließend wird die Dampfpresse geöffnet und die fertiggepreßte Platte aus dem Preßraum entfernt. Die Erfindung besteht in einer formschlüssigen Trennung von der den Preßdruck ausübenden Preßplatte vom die Preßgutmatte am äußeren Rand abdichtenden Rahmen, so daß der Preßdruck unabhängig vom erforderlichen Anpreßdruck für die Abdichtung ausgeübt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Dampfpresse zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Bei einem bekannten Verfahren nach EP 0 339 952 B1 wird die Preßgutmatte zunächst vorverdichtet und wechselweise Wasserdampf von oben und von unten in den Preßraum eingeleitet. Dies hat den Vorteil, daß die Beheizung der Matte durch die Wärmeabgabe des Wasserdampfes an das Material beschleunigt abläuft und die Zykluszeit um bis zu 75% verkürzt werden kann. Die Abdichtung zur Atmosphäre erfolgt durch einen Rahmen, der fest am Rand der oberen Preßplatte verankert ist. Je nach gewünschter Endplattendicke werden zwei verschieden dicke Andruckleisten von 6 und 12 mm für den Rahmen verwendet. Bei einem Produktionswechsel wird der Rahmen ausgetauscht. Dieser Vorgang dauert etwa zwei Tage und erfordert neben Montagepersonal auch den Stillstand der Presse und den damit verbundenen Produktionsausfall, da der Rahmen aus mehreren Leisten zusammengesetzt wird. Die durch die Zylinderkolbenanordnung aufgebrachte Kraft teilt sich auf in eine Kraft, die auf die eigentliche Preßgutmatte wirkt und eine Kraft, die auf das Material unter den Abdichtleisten wirkt. Unter der Voraussetzung, daß über die gesamte Breite der Presse eine gleichmäßige Materialhöhe aufgebracht wird, stellt sich unter den Abdichtleisten ein höherer Druck auf das Material ein. Je nach Fortschritt des Verdichtungszustandes verschiebt sich das Kräfteverhältnis von F_{Andruckleiste} zu F_Spanplatte zu immer höheren Werten. Dieser Effekt ist aus exponentiellen Verdichtungskurven (Auftragung Schichthöhe über Preßdruck) ersichtlich.

Die Nachteile eines geometrisch fest verankerten Rahmens an der Preßplatte sind:
Bei der Vorverdichtung der eigentlichen Preßgutmatte zur Einstellung einer geeigneten Permeabilität für den Dampfmassenstrom, stellt sich entsprechend der gewählten Leistenhöhe eine bestimme durch die Verdichtungskurve festgelegte Materialdichte unterhalb der Leiste zur Abdichtung zur Atmosphäre ein, der je nach Dampfdruck eventuell nicht ausreichend ist, um den Dampfdurchtritt zu verhindern, das heißt die Materialdichte unter den Andruckleisten reicht eventuell zur Abdichtung nicht aus um den Dampfaustritt aus dem Preßraum zu verhindern.

Bei der Hauptverdichtung soll die eigentliche Platte auf eine gewünschte Dicke gebracht werden. Die über die Hauptzylinder aufgebrachte Kraft teilt sich auch hier auf die Kraft auf die Andruckleisten sowie auf die Kraft auf die Platte auf.

Durch den exponentiell ansteigenden Druck bei zunehmender Verdichtung steigt der Druck unter den Andruckleisten erheblicher an als auf das eigentliche Produkt. Aus diesem Grund muß für die Produktion größerer Endplattendicken ein Wechsel der Andruckleisten mit unterschiedlichen Dicken zwingend vorgenommen werden. Der Preßdruck auf die eigentliche Platte ist limitiert, der Druck unterhalb der Andruckleisten steigt rapide, was auch zu Materialschäden an der oberen und unteren Preßplatte führen kann. Beim Öffnen der Presse hat die Holzwerkstoffplatte noch ein erhöhtes Temperaturniveau und das in der Platte enthaltene Restwasser verdampft. Durch das Anheben der oberen Preßplatte hebt sich simultan die Andruckleiste an und der Entspannungsdampf entweicht zu den Seiten hin. Dies führt zu erheblichen Verschmutzungen an der Dampfpresse insbesondere der Zylinderflächen. Um Platzer in der Platte zu vermeiden muß vor Anheben der oberen Preßplatte eine Entspannungszeit von circa einer Minute eingehalten werden. Dieser Entspannungsdampfprozeß kann ggf. durch Einsatz von Vakuum verkürzt werden.

Nachteilig ist das seitliche Entweichen des Entspannungsdampfes, daß zu erheblichen Verschmutzungen der Dampfpresse sowie der Umgebung führt und daß hohe Entspannungszeiten vor dem Öffnen der Dampfpresse zur Vermeidung von Platzern erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, bei dem ein Dampfaustritt in jeder Phase des Verdichtens der Preßgutmatte aus dem Preßraum vermieden wird, Schäden und Verschmutzungen an der Dampfpresse nicht auftreten und mit dem die geschilderten Nachteile nicht in Erscheinung treten sowie eine Dampfpresse zu schaffen zur Durchführung des Verfahrens.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach Anspruch 1 in einer formschlüssigen Trennung von der den Preßdruck ausübenden Preßplatte vom die Preßgutmatte am äußeren Rand abdichtenden Rahmen, so daß der Preßdruck unabhängig vom erforderlichen Anpreßdruck für die Abdichtung ausgeübt wird.

Eine Dampfpresse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Rahmen als ein an den Seitenwänden der beweglichen Preßplatte anliegender und mittels Stellglieder daran auf- und abbewegbarer, die Preßgutmatte am äußeren Rand einklemmender Abdichtrahmen ausgebildet ist und daß der Abdichtrahmen von den Stellgliedern unabhängig von der Preßdruckbeaufschlagung der beweglichen Preßplatte im Druck-, Zeit- und Bewegungsablauf steuerbar ist.

Die Trennung der eigentlichen Preßfläche und des Abdichtrahmens durch hydraulische Stellglieder für eine von der Preßbewegung unabhängige Weg/Druck-Regelung ergibt den Vorteil, daß der Preßdruck auf die Preßgutmatte je nach Anforderung über die gesamte Prozeßzeit optimal eingestellt werden kann. Der Abdichtungsdruck ist unabhängig vom Preßdruck und kann unabhängig von der aktuellen Plattendicke über die gesamte Preßzeit konstant gehalten bzw. den Erfordernissen angepaßt werden. In der Vorverdichtungsphase kann der Vorverdichtungsdruck auf die Platte variabel, das heißt unabhängig von der Vorverdichtung unter dem Abdichtrahmen eingestellt werden. Es kann eine optimale Einstellung der Permeabilität der Preßgutmatte bei optimaler Regelung des Abdichtungsdruckes bzw. der Materialdichte unter dem Abdichtrahmen zur Abdichtung eingestellt werden. Dieser Abdichtungsdruck kann im gesamten Prozeß aufrecht erhalten werden.

Bei der Hauptverdichtung kann ein definierter und meßbarer Druck auf die Preßgutmatte je nach den Erfordernissen eingestellt werden. Aufgrund der definierten Druckverhältnisse kann eine unkontrollierte mechanische Verformung bzw. Zerstörung der Dampfpresse nicht mehr auftreten.

Vor dem Öffnen der Presse kann die obere Preßplatte gezielt den Preßdruck von ≦ 4 N/mm² auf Entspannungs- bzw. Entdampfungsdruck von 0,5 N/mm² einregeln, während der Abdichtrahmen auf der verdichteten Platte gehalten werden kann. Der Entspannungs- bzw. Entdampfungsdruck ist gleich oder größer als die Querzugfestigkeit in der Preßplatte entsprechend der bis zu diesem Zeitpunkt des Preßvorganges erfolgten Leimaushärtung. Dabei kann der Entspannungsdampf in den Raum zwischen Platte und oberer Preßplatte frei werden und durch die Düsen gezielt abgeführt werden. Der Entspannungsgegendruck der oberen Preßplatte erfolgt geregelt über eine Weg/Druck-Rampe von ≧ 0,5 N/mm² gegen 0 N/mm². Danach wird die Presse geöffnet. Insbesondere ist von Vorteil, daß der Entspannungsdampf nicht mehr seitlich Entweichen kann und damit Verschmutzungen der Presse sowie der Umgebung durch gezielte Abführung des Dampfes vermieden werden. Weiter werden Platzer in den Mittel- bzw. Deckschichten vermieden sowie die bisherige Entspannungsdampfzeit von einer Minute verkürzt ohne gegenüber dem herkömmlichen Stand der Technik Vakuumeinrichtungen benutzen zu müssen.

Weitere Vorteile der Erfindung sind die produktionssichere Abdichtung unterhalb des gesteuerten Abdichtrahmens bei allen Plattendicken, Verminderung der Bedampfungszeit durch gezielte Steuerung der Permeabilität und damit Erhöhung des Durchsatzes, Verminderung der Entspannungszeit weiter optimierbar durch angepaßte Weg/Druck-Regelrampen der oberen Preßplatte an größere Dampfführungsquerschnitten, der Produktionsausfall und Personalbedarf entfällt bei Produktwechsel (Wechsel der Andruckleiste), weil ein fliegender bzw. automatisierter Wechsel möglich geworden ist, Herstellung von LDF (Low densitiy fibre) Faserplatten mit niedrigerer Dichte als 500 kg/m³ aufgrund der unabhängig voneinander steuerbaren Drücke und Wege zwischen oberer Preßplatte und Abdichtrahmen, Optimierung des Preßverfahrens für MDF (medium densitiy fibre) Faserplatten, Einsatz höherer Dampfdrücke (<16 bar) möglich und damit Verminderung des verbrauchten Industriebindemittels durch Aktivierung des holzeigenen Lignins als Kleber und Schaffung definierter und gewünschter Druckverhältnisse auf der Platte und dem Abdichtrahmen in jeder Phase des Fertigungsprozesses.

Zur Abführung des Entspannungsdampfes unter Nutzung des Druckgefälles von ≧ 0,5 N/mm² gegen 0 N/mm² können die Querschnitte der dampfführenden Leitungen in der oberen und unteren Preßplatte und deren Ver- bzw. Entsorgungsleitungen sowie den Regelventilen dem größeren Volumen des sich vermindernden Dampfdruckes sowie prozeßoptimaler, möglichst kurzer Entspannungszeiten angepaßt werden.

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

Es zeigen:

Fig. 1 in schematische Darstellung und Schnitt die Dampfpresse nach der Erfindung in Vorderansicht und Vorverdichtungsphase,

Fig. 2 die Dampfpresse nach Fig. 1 in der Preßphase,

Fig. 3 die Dampfpresse nach Fig. 1 in der Entspannungsphase beim Öffnen des Preßraumes,

Fig. 4 die Ausbildung des Abdichtrahmens mit Stellglied in einem Ausschnitt A aus Fig. 2 und

Fig. 5 die Ausbildung des Abdichtrahmens mit Stellglied nach Fig. 4 in einem Ausschnitt in der Anwendung bei einer Mehretagenpresse.

Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 4 in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Dampfpresse 1 in Einetagenausführung und in Fig. 5 in Mehretagenausführung. Die Dampfpresse 1 in Einetagenausführung nach Fig. 1 ist in der Vorverdichtungsphase nach dem Einbringen der Preßgutmatte 2 in den Preßraum 11 dargestellt. Der Preßraum 11 wird von der unteren beheizbaren Preßplatte 5, der mittels der Zylinderkolbenanordnung 7 auf und abbewegbaren oberen Preßplatte 4 und dem Abdichtrahmen 6 bzw. den Abdichtleisten 14 begrenzt. Der Abdichtrahmen 6 bzw. die Abdichtleisten 14 bewegen sich dabei an den Seitenwänden 9 und Dichtungen 10 auf- und ab. Die Zylinderkolbenanordnung 7 üben auch während dem Preßzyklus den erforderlichen Preßdruck auf die Preßgutmatte 2 aus. Mit den hydraulischen Stellgliedern 8 wird unabhängig vom Preßdruck der Abdichtungsdruck auf den Abdichtrahmen 6 bzw. den Abdichtleisten 14 ausgeübt, wodurch der äußere Rand 19 der Preßgutmatte 2 den Preßraum 11 nach außen je nach Erfordernis abdichtet. Während des Preßzyklusses strömt Wasserdampf durch die Öffnungen 12 der Preßplatten 4 und 5 und dem Metalldrahtgewebeband 3 in den Preßraum 11 und in die Preßgutmatte 2. Die Fig. 2 zeigt die Dampfpresse 1 in der Preßphase mit allseits geschlossenem Preßraum 11, während in Fig. 3 die Entdampfungsphase mit nach oben bewegender Preßplatte 4 aber noch bestehendem Abdichtungsdruck auf den Rand 19 dargestellt ist. Aus Fig. 4 und Ausschnitt A geht die Ausbildung und Verankerung der Abdichtungskinematik an den beweglich oberen Preßplatten 4 hervor, wobei in einem an der Preßplatte 4 befestigten Führungsrahmen 13 der Abdichtrahmen 6 bzw. die Abdichtleisten 14 und die Kolben der hydraulischen Stellglieder 8 an der Preßplatte 4 geführt sind.

Die Fig. 5 zeigt in einem Ausschnitt eine mögliche Ausführung der erfindungsgemäßen Dampfpresse 1 übertragen auf eine Mehretagenpresse 16. Dabei werden die Abdichtrahmen 6 bzw. die Abdichtleisten 14 mittels einem Hebelgestänge 18 und Kolben 15 aus den Etagenpreßplatten 17 auf den Rand 19 der Preßgutmatte 2 gedrückt.

Bezugszeichenliste

1

Dampfpresse

2

Preßgutmatte

3

Metalldrahtgewebeband

4

Preßplatte oben

5

Preßplatte unten

6

Abdichtrahmen

7

Zylinderkolbenanordnung

8

Hydraul. Stellglied

9

Seitenwände

10

Dichtungen

11

Preßraum

12

Öffnungen in

4

und

5

13

Führungsrahmen

14

Abdichtleiste

15

Kolben

16

Mehretagenpresse

17

Etagenpreßplatte

18

Hebelgestänge

19

Rand

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten wie Span-, Faser- und Schnitzelplatten durch Verpressen und Aushärten einer mit wärmeaushärtbarem Bindemittel behandelten Preßgutmatte in einer Dampfpresse, bei dem die Preßgutmatte in den von zwei Preßplatten gebildeten Preßraum der Dampfpresse eingeführt wird und sich dieser schließt, wobei beim Schließen und Verpressen im Bereich eines äußeren Rahmens am Rand der beweglichen Preßplatte die Preßgutmatte gegenüber dem Hauptpreßbereich abgedichtet wird, danach wird über Öffnungen zumindest einer Preßplatte Wasserdampf in den Preßraum eingeführt, der Preßdruck ausgeübt sowie die Preßgutmatte ausgehärtet, anschließend wird die Dampfpresse geöffnet und die fertiggepreßte Platte aus dem Preßraum entfernt, gekennzeichnet durch eine formschlüssige Trennung von der den Preßdruck ausübenden Preßplatte vom die Preßgutmatte am äußeren Rand abdichtenden Rahmen, so daß der Preßdruck unabhängig vom erforderlichen Anpreßdruck für die Abdichtung ausgeübt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck auf die Preßgutmatte im Hauptpreßbereich von einem ersten Hydraulik-Kreislauf I und im Rahmenbereich von einem zweiten Hydraulik-Kreislauf II ausgeübt wird, wobei die zwei Hydraulik- Kreisläufe (I und II) jeweils mit eigenem Hydraulik-Steuerkreis in Druck-, Zeit- und Bewegungsablauf während des Preßzyklusses gesteuert werden.

3. Dampfpresse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zwei den Preßraum einschließenden, beheizbaren Preßplatten, zwischen die die Preßgutmatte einführbar und nach dem Verpressen durch Zylinderkolben-Anordnungen und Aushärten als Holzwerkstoffplatte wieder ausfahrbar ist, wobei zum Aushärten der Preßgutmatte zumindest eine der Preßplatten Öffnungen zum Ein- und Auslaß von Wasserdampf aufweist und die bewegliche Preßplatte am äußeren Rand mit einer den Preßspalt reduzierenden und mit der Preßplatte verbundenen Rahmen ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen als ein an den Seitenwänden (9) der beweglichen Preßplatte (4) anliegender und mittels Stellglieder (8) daran auf- und abbewegbarer, die Preßgutmatte (2) am äußeren Rand einklemmender Abdichtrahmen (6) ausgebildet ist und daß der Abdichtrahmen (6) von den Stellgliedern (8) unabhängig von der Preßdruckbeaufschlagung der beweglichen Preßplatte (4) im Druck-, Zeit- und Bewegungsablauf steuerbar ist.

4. Dampfpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtrahmen (6) bzw. die Abdichtleisten (14) gegenüber dem Führungsrahmen (13) den Preßraum (11) dampfdicht abschließend mittels in den Seitenwänden (9) eingebrachten Dichtungen (10) abgedichtet ausgebildet ist.

5. Dampfpresse nach den Ansprüchen 3 und 4, in Mehretagenausführung, dadurch gekennzeichnet, daß jede Etagenpreßplatte (17) mit einem Abdichtrahmen (6) oder mit vier Abdichtleisten (14) ausgestattet ist, wobei der Abdichtrahmen (6) bzw. die Abdichtleisten (14) über ein Hebelgestänge (18) unabhängig von der Preßdruckbeaufschlagung simultan über ein Stellglied in Druck-, Zeit- und Bewegungsablauf steuerbar sind.