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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formierung
von Faserplatten.
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Das
klassische Verfahren zur Faserplattenherstellung ist der so genannte "Nass-Prozess". Es ist dies eine ökologisch
zu bevorzugende Produktionsmethode, da die Faserplatten praktisch
ohne chemische Bindemittel hergestellt werden. Als Alternative existieren
ein trockener Prozess zur Herstellung von Particle Board und der
MDF (medium density fibreboard) Prozess, der ebenfalls ein Trockenprozess ist.
Die derzeitige Technologie des Nassprozesses ist mehrere Jahrzehnte
alt. In vielen Verfahrensstufen ist er ineffektiv und weist praktisch
keine Regelungsmöglichkeiten
auf. Die Zerkleinerung der Fasern erfolgt in einem unter Druck arbeitenden
Refiner. Da keine (oder nur geringe Mengen an) Bindemittel verwendet
werden, müssen
während
des Zerkleinerungsprozesses ausreichende Bindefähigkeiten der Fasern entwickelt
werden.
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Das
bisherige Prinzip der Bahnbildung mittels Langsieben wird auch Foudrinier
genannt und hat einige Nachteile. Die derzeitige Technologie des Stoffauflaufes
erfüllt
die Anforderungen an Formation und Kalibrierung der Plattendicke
nicht. Weiters erfordert die Bahnbildung nach dem Foudrinier Prinzip die
Verwendung von Vakuum als treibende Kraft für den Hauptteil des zu entfernenden
Wassers. Dies bedeutet einen Energieverbrauch von ca. 150 kW für eine typische
Anlage. Durch die einseitige Entwässerung ergibt sich eine große Maschinenlänge.
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Um
den Nachteil der chemischen Bindemittel bei den Trockenprozessen
zu vermeiden soll der bisherige Nassprozess verbessert werden.
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DE 73 30 57 C offenbart
eine Entwässerungs-
oder Anpressmaschine, bei welcher eine Entwässerung einer fortlaufend bewegte,
nasse Stoffbahn mittels Walzenpaaren erfolgt, welche verstellbar
angeordnet sind.
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DE 86 64 62 C beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Pressen, Trocknen
und Formen von verschiedenen Materialien, wobei das Material zwischen
zwei sich gegenüberliegenden
kontinuierlich laufenden endlosen Plattenbändern durchgeführt wird,
von denen das eine oder beide Plattenbänder beheizbar sind.
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WO
97/13030 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen
von Wasser aus einer Papier- oder Kartonbahn und zum Hinführen derselben
zu und durch eine oder mehrere Entwässerungs-Druckstellen in einem
Pressabschnitt.
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In
der nachveröffentlichten
DE 198 52 431 A1 ,
welche auf eine ältere
Priorität
zurückgeht,
sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwässern einer Faserstoffbahn,
insbesondere einer Zellstoffbahn, offenbart, wobei die Entwässerung
zwischen zwei Siebbändern
oder Filzen in einer ersten Entwässerungszone
mit einstellbarem Flächendruck
und einer zweiten Entwässerungszone
mit regelbarem Flächendruck
erfolgt.
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Die
Erfindung hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formierung
von Faserplatten zum Gegenstand, deren Merkmale in den unabhängigen Ansprüche 1 bzw.
9 dargelegt sind.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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Durch
die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Verfahren und eine
Vorrichtung bereitzustellen, mit denen durch Einsatz von geringen
Mengen hochwertiger Fasern gute Oberflächeneigenschaften erzielbar
sind.
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Gemäß der Erfindung
wird eine erste Faserstoffsuspension zwischen zwei in wesentlichen
horizontal verlaufenden Sieben oder Filzen in einer Keilzone einer
ersten Entwässerungszone
beidseitig entwässert.
Nach der Vorentwässerung
wird eine zweite Faserstoffsuspension als Deckschicht aufgebracht. Dadurch
ist es möglich,
durch Einsatz von geringen Mengen hochwertiger Fasern gute Oberflächeneigenschaften
der Platten zu erzielen, ohne die Zusammensetzung oder Qualität des Restes
der Platten ändern
zu müssen.
Da eine Vorentwässerung
in einer Keilzone erfolgt, kann durch den ansteigenden Druck in
der Keilzone auf kürzester
Strecke und ohne Anwendung von Vakuum rasch eine hohe und gleichmäßige Entwässerung
erzielt werden, wobei durch eine verstellbare Keilzone die Plattendicke
entsprechend beeinflusst werden kann.
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Zur
Regelung der Plattendicke quer zur Bahnlaufrichtung kann lokal Verdünnungswasser
zugegeben werden. Damit kann ohne großen konstruktiven Aufwand in
einfacher Weise eine Vergleichmäßigung der
Plattendicke erreicht werden. Die Regelung erfolgt dabei durch eine
Messung der Enddicke der Platte.
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Ferner
können
zur Regelung der Plattendicke quer zur Bahnlaufrichtung lokal Lippen
des Stoffauflaufes eingestellt werden. Mittels dieser Lippen lässt sich
eine Grobeinstellung der Plattendicke erreichen, wobei in Kombination
mit der Verdünnung
die Plattendicke noch genauer erreicht werden kann.
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Die
Stoffverteilung über
die Arbeitsbreite kann mittels eines Querstromverteilers erfolgen,
wobei ein Teilstrom der Faserstoffsuspension zurückgeführt wird. Durch die Rückführung der
Suspension beim Stoffauflauf lässt
sich das Flächengewichtsquerprofil
optimal einstellen.
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Die
Entwässerung
kann auf einen Trockengehalt von mehr als 40 %, bevorzugt mehr als
45 % erfolgen. Es sinkt dadurch in der nachfolgenden Heißpresse
die Presszeit (ergibt höheren
Durchsatz), die Menge an bei der Heißpressung stärker beladenem
Filtrat und der Dampfbedarf zum Verdampfen des Restwassers.
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Im
Bereich der Aufgabe der Deckschicht kann eine Vakuumabsaugung vorgesehen
sein
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Nach
der Deckschichtaufgabe erfolgt bevorzugt eine weitere Entwässerung
in einer Keilzone. Dadurch kann die gesamte Bahn inklusive Deckschicht
gut entwässert
werden.
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Ferner
können
mehrere Stellen mit Linienpressung, beispielsweise zwei bis sechs,
vorzugsweise drei bis fünf,
Stellen vorgesehen sind. Dadurch kann ein besonders hoher Endtrockengehalt
erreicht werden.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Formierung von Faseplatten.
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Bei
der Vorrichtung zur Formierung von Faserplatten ist gemäß der Erfindung
eine mit einem ersten Stoffauflauf nachgeordnete erste Entwässerungszone,
welche ein Untersieb, welches im wesentlichen waagrecht und durch
die gesamte Vorrichtung geführt
wird, und ein Obersieb aufweist, wobei das Obersieb gemeinsam mit
dem Untersieb eine Keilzone zum beidseitigen Entwässern der
Faserstoffbahn bildet, und ein der ersten Entwässerungszone nachgeordneter
zweiter Stoffauflauf zur Aufbringung einer Deckschicht auf die Faserstoffbahn vorgesehen.
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Durch
das Obersieb kann eine beidseitige Entwässerung stattfinden, wodurch
die Entwässerungswege
praktisch halbiert werden und somit auch die Länge der Maschine wesentlich
verkürzt
werden kann.
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Dadurch,
dass das Obersieb gemeinsam mit dem Untersieb eine Keilzone bildet,
kann eine hohe und kontrollierte Presskraft auf die Faserstoffbahn aufgebracht
werden, wodurch in weiterer Folge kein Vakuum mehr zur Entwässerung
erforderlich ist. Da das Untersieb im wesentlichen waagrecht geführt wird,
kann ein nachteiliger Einfluss der Schwerkraft hintangehalten werden
kann.
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Die
Keilzone kann in der Spalthöhe
verstellbar ausgeführt
sein. Durch die verstellbare Keilzone kann besonders gut die Plattendicke
eingestellt werden.
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Vorzugsweise
wird das Sieb oder der Filz in der Keilzone durch perforierte Kunststoff-
oder Stahlplatten, durch Foilleisten oder durch Registerwalzen gestützt. Vorzugsweise
sind die Keilzonen an deren Ende anpreßbar ausgeführt, wodurch unabhängig von
der zu produzierenden Plattendicke jeweils der höchste Trockengehalt nach der
Vorentwässerung erzielt
werden kann und so die Stoffbahn optimal für die nachgeschaltete Preßzone vorbereitet
ist.
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Es
können
mehrere Preßnips,
insbesondere zwei bis sechs, bevorzugt drei bis fünf, vorgesehen sein,
wobei die Presswalzen annähernd
senkrecht übereinander
angeordnet sein können.
Dadurch kann ein besonders hoher Endtrockengehalt erzielt werden.
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Wenn
die Presswalze der Preßnips
einzeln anpreßbar
sind, lässt
sich der Endtrockengehalt bzw. die Entwässerungskurve gut regeln.
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Ferner
ist eine Vorrichtung bereitgestellt, bei der die Stuhlung der Maschine
cantileverbar ausgeführt
wird. Damit wird die Verwendung von Endlossieben ermöglicht,
die höhere
Standzeiten bei hohen Pressdrücken
aufweisen.
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Die
Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben,
wobei
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1 eine
Seitenansicht einer Anlage nach dem Stand der Technik, 2 eine
Draufsicht auf 1, 3 eine Seitenansicht
einer Anlage gemäß der Erfindung, 4 einen
Schnitt gemäß Linie
IV-IV in 3, 5 einen
Schnitt gemäß Linie
V-V in 3 und 6 einen Schnitt durch einen
Stoffauflauf darstellt.
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer Foudrinier-Anlage 1 mit einer
Schwerkraftentwässerungszone 2,
in der die Bahn über
Walzen 3 geführt
wird. Daran schließt
sich eine Zone mit Vakuumwalzen 4 an, in der ein Großteil des
Wassers aus der Bahn abgesaugt wird. Anschließend erfolgt noch ein weiteres Auspressen
mittels paarweise angeordneten Walzen 5 und 6.
Eine typische Foudrinier Anlage nach dem Stand der Technik weist
für einen
Durchsatz von 180 tato eine Länge
von ca. 14 m auf.
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2 zeigt
die Draufsicht, auf der die große Anzahl
von notwendigen Walzen 3 sowie der Vakuumwalzen 4 und
der Presswalzen 5 und 6 erkennbar ist. Weiters
ist der Antriebsmotor 7 mit dem Getriebe 8 erkennbar.
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In 3 ist
eine Faserplattenanlage nach der Erfindung dargestellt. Sie besteht
aus einem Stoffauflauf 22, einer ersten Entwässerungszone 9, in
der die Hauptentwässerung
erfolgt. Diese Entwässerungszone 9 weist
ein Untersieb 10 auf, das durch die gesamte Anlage geführt wird.
Weiter weist sie ein Obersieb 11 auf, so daß eine Entwässerung
in beide Richtungen erfolgen kann. Ist keine Sekundärstoffaufgabe
vorgesehen, so gibt es nur ein Obersieb, das ebenfalls durch die
gesamte Anlage geführt
wird. Dadurch erfolgt die Entwässerung
gleichmäßig durch die
gesamte Dicke der Bahn, was speziell bei der Faserplattenherstellung
wichtig ist. An die erste Entwässerungszone 9 schließt eine
weitere Entwässerungszone 12 an,
in der über
Vakuumkästen 13 weiteres
Wasser aus der Bahn abgesaugt wird. Da nur eine vergleichsweise
sehr dünne
Schicht aufgegeben wird ist gegenüber den Anlagen nach dem Stand der
Technik die hier abzusaugende Wassermenge sehr gering. Am Ende dieser
Zone 12 wird wieder ein Obersieb 14 zur weiteren
Entwässerung
aufgebracht. Dieses Sieb 14 wird auch durch die nachfolgende
Pressenzone 15 mit den paarweise angeordneten Walzen 16 geführt. Es
wird dabei durch die stattfindende mechanische Entwässerung
ein Endtrockengehalt von über
40 %, bevorzugt über
45 % erreicht. Der Stoffauflauf 22 kann dabei ein Querstromverteiler,
mit einem Diffusorblock und einer Lochwalze zur Zerstörung der
sich in der Suspension bildenden Flocken sein. Das Untersieb 10 verläuft durch
die gesamte Anlage im wesentlichen waagrecht. Gemeinsam mit dem
Obersieb 11 wird in der ersten Entwässerungszone 9 ein
Keil 17 gebildet. Die Siebe 10, 11 laufen
hier über
perforierte Platten 18 aus Kunststoff oder Stahl. Alternativ
können
auch Foilleisten oder Registerwalzen eingesetzt werden. Die Keilzone 17 kann
an ihrem Ende 19 in der Spalthöhe eingestellt oder angepreßt werden.
Das Ende der Keilzone bildet eine Walze 20, die gegen das Obersieb 11 antreibt.
Im Bereich der Entwässerungszone 12 kann
ein weiterer Stoffauflauf 23 für eine Deckschicht vorgesehen
werden. Zur Entwässerung der
Deckschicht wird ein weiteres Obersieb 14 angeordnet. Die
Entwässerung
wird durch Absaugung mittels Vakuum (über Kästen 13) unterstützt. Das Obersieb 14 bildet
mit dem Untersieb 10 eine weitere Keilzone 21,
die ebenfalls verstellbar und gegebenenfalls an ihrem Ende anpreßbar ausgeführt sein kann.
Um den Endtrockengehalt zu erhöhen
sind in der Preßzone 15 zwei
bis sechs, vorzugsweise drei bis fünf Preßnips, d.h. gegeneinander gepreßte Walzenpaare,
vorgesehen. Das vorliegende Beispiel weist vier derartige Walzenpaare 16,
die Preßnips
bilden, auf. Eine derartige Anlage weist bei einem Durchsatz von
ca. 320 tato eine Gesamtlänge
von ca. 11, 5 m auf, d.h. trotz einer Steigerung der Produktion um
ca. 80 % gegenüber
einer Anlage nach dem Stand der Technik benötigt die Gesamtanlage nur eine
Länge von
ca. 80 % der Anlagen nach dem Stand der Technik. Dies bedeutet eine
spezifische Leistung von ca. 220 % der Anlagen nach dem Stand der
Technik.
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4 zeigt
einen Schnitt gemäß Linie
IV-IV in 3. In diesem Schnitt gegen die
Bahnlaufrichtung gesehen erkennt man die untere Keilplatte 18, einen
Vakuumkasten 13 sowie die Walze 20 am Ende der
Keilzone 17. Mit FS wird die sogenannte Führerseite
und mit TS die Triebseite, an der alle Antriebe und sonstigen Leitungen
angeordnet sind, bezeichnet.
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5 zeigt
einen Schnitt an derselben Stelle wie 4, jedoch
in Bahnlaufrichtung gesehen. Hier sind daher Triebseite und Führerseite
gegenüber 4 vertauscht.
Man erkennt neben dem Vakuumkasten 13 und der Keilplatte 18 den
weiteren Stoffauflauf 23 für die Deckschicht. Die Zufuhr
der Suspension in den Stoffauflauf 23 erfolgt über eine
Anschlußleitung 24 von
der Triebseite her. Das abgesaugte Wasser wird über eine Leitung 25 aus
dem Vakuumkasten 13 abgeführt.
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6 zeigt
den Stoffauflauf 22 im Detail. Die Suspension wird über einen
Querstromverteiler 26 zugeführt und gelangt über einen
Diffusorblock 27 zu einer Lochwalze 28, die die
sich in der Suspension bildenden Flocken zerstört. Von dort wird sie in die vom
Untersieb 10 und Obersieb 11 gebildete Keilzone 17 eingebracht.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt. Es
können
auch je nach den Erfordernissen andere Kombinationen der einzelnen Entwässerungszonen
vorgesehen werden.