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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten nach Anspruch 1 sowie auf eine Holzwerkstoffplatte nach Anspruch 4.
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Aus der Patentliteratur und der allgemeinen Anwendungspraxis zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten ist die Anwendung von Mikrowellentechnik als Mittel zur Vorwärmung von Pressgut zwecks der Reduzierung des Pressfaktors während des danach eingeleiteten Pressvorganges zur Erhöhung der Produktionsleistung allgemein bekannt. Entsprechende Verfahren und Anlagen sind beispielsweise in den Dokumenten
US 4,018,642 A ,
DE 196 27 024 A1 und
DE 101 57 601 B4 beschrieben.
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Aus der
DE 197 18 772 A1 ist ebenfalls die Verwendung von Mikrowellen im Bereich von 2450 Megahertz zur Erwärmung des Pressgutes bekannt. Dabei wird vorgeschlagen, die Erwärmung des Pressgutes durch Wanderwellen-Mikrowellenenergie und ihrer Reflexion in einer Wechselwirkung zwischen abgesandter und reflektierter Energie zu erzielen und eine Fokussierung der Strahlungsenergie in den Mittenquerschnitt vorzusehen, wobei zusätzlich der Feuchtigkeitsgehalt im Pressgut gezielt gesteuert und eingestellt werden soll. Insbesondere muss, je nach Holzstruktur, die Feuchte im Kernbereich und im Deckschichtbereich gezielt unterschiedlich eingestellt werden.
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Ein Problem bei der Herstellung von Werkstoffplatten nach dem Verfahren der
DE 197 18 772 A1 besteht darin, dass mit der eingesetzten Mikrowellenstrahlung von Mikrowellen im Bereich von 2450 Megahertz die gleichmäßige Erhitzung des Pressgutes innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit bzw. innerhalb des zur Verfügung stehenden Weges, den das Pressgut im Mikrowellendurchlaufofen zur Verfügung hat, nicht in ausreichend gleichmäßigem Maß erzielbar ist, besonders dann nicht, wenn Pressgut größerer Dicke verarbeitet werden soll. Die vorgeschlagene Problemlösung verlangt hohe Steuerungsgenauigkeit und erheblichen anlagentechnischen Aufwand, so dass sie noch nicht optimal ist.
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In der
DE 10 2013 105 928 A1 wird eine weitere Verbesserung der Erwärmung mittels Mikrowellen dadurch vorgeschlagen, dass in einem Mikrowellendurchlaufofen eine Abschirmung und ein Absorber vorgesehen sind, welcher Absorptionsmaterial enthält, das zur Absorption der im Mikrowellendurchlaufofen verwendeten Mikrowellenstrahlung geeignet ist. Weiterhin ist der Mikrowellendurchlaufofen mit seiner Ausgangsseite in unmittelbarer Nähe des Eingangsbereiches der nachgeschalteten Produktionsvorrichtung angeordnet und ein zusätzlicher Absorberkäfig vorgesehen, welcher zumindest den Mikrowellendurchlaufofen, den Übergangsbereich zur Produktionsvorrichtung und den Eingangsbereich der Produktionsvorrichtung einschließt. Auf diese Weise wird eine komplette Abschirmung der Anlage nach außen bezüglich auftretender Mikrowellenstrahlung erzielt, was es erlaubt, in dem Mikrowellendurchlaufofen alternativ oder ergänzend auch Mikrowellen im Bereich von 915 Megahertz verwenden zu können. So wird dabei vorgeschlagen, eine Mischkombination an Mikrowellen zu verwenden, beispielsweise 2450 Megahertz (MHz) und 915 Megahertz (MHz), um etwa unterschiedliche Eindringtiefen, beispielsweise von einer Schmalseite in ein Pressgut (915 MHz) und von den Flächenseiten (2450 MHz), realisieren zu können. Bei der Herstellung von Holzwerkstoffplatten aus mehreren beleimten Furnierschichten kann eine Einbringung von 915 MHz über die Schmalseiten zu einem schichtweisen Durchwärmen des Holzes führen, da diese „Langwelle“ sich in den Schichten des Furniers optimal fortpflanzt. Die Flächenbestrahlung der Furnierschichten mit der Frequenz von 2450 MHz ist wiederum dann effektiv, wenn diese auf eine relativ dünne Durchstrahlungstiefe (im cm- bis dm-Bereich) angewendet werden kann.
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Auch wenn sich die verschiedenen bekannten Technologien der Mikrowellen-Vorwärmung in der Praxis für einzelne Anwendungsgebiete bewährt haben, so besteht dennoch ein Bedarf zur weiteren Optimierung und Verbesserung.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten unter Verwendung von Mikrowellenenergie zur Vorwärmung sowie eine an die Mikrowellenvorerwärmung angepasste Holzwerkstoffplatte anzugeben.
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Eine weitere Aufgabe kann darin gesehen werden die Vorrichtung sowie eine Holzwerkstoffplatte derart weiterzubilden, dass der Energieeintrag in die Pressgutmatte verbessert wird, insbesondere ohne dabei die Eigenschaften der Holzwerkstoffplatte zu beeinflussen.
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Weiterhin werden die vorstehenden und andere Aufgaben durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Holzwerkstoffplatten, wie Span-, Faser- oder Schnitzelplatten aus einem Gemisch von mit Bindemittel versetzten zellulosehaltigen Teilchen, gelöst, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Streustation zum Streuen der Teilchen auf ein stehendes oder sich bewegendes Formband zu einer Pressgutmatte; eine Mikrowellenvorwärmeinrichtung, insbesondere ein Mikrowellendurchlaufofen zur Vorwärmung der Pressgutmatte; eine Ein- oder Mehretagenpresse oder kontinuierlich arbeitende Presse zum Verpressen und Aushärten der Pressgutmatte unter Druck und/oder Wärme, wobei weiter eine Zugabevorrichtung zur Zugabe von mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern in zumindest einen Teil des Gemisches von mit Bindemittel versetzten zellulosehaltigen Teilchen vor, in und/oder nach der Streustation angeordnet ist.
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Als eine weitere Lösung wird eine Holzwerkstoffplatte angegeben, umfassend ein Gemisch von mit Bindemittel versetzten zellulosehaltigen, insbesondere lignozellulosehaltigen Teilchen, wie Späne, Fasern, Schnitzel oder Strands, wobei zumindest ein Teil des Gemischs von mit Bindemittel versetzten zellulosehaltigen Teilchen mikrowellenabsorbierende Partikel und/oder Fasern enthält. Alternative kann auch das Gemisch von mit Bindemittel versetzten zellulosehaltigen Teilchen insgesamt mikrowellenabsorbierende Partikel und/oder Fasern enthalten.
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Unter den mikrowellenabsorbierenden Partikeln sind dabei Medien zu verstehen, die sich von umgebenen, insbesondere kontinuierlichen Medium durch eine Phasengrenzfläche unterscheiden. Insbesondere sind dabei Partikel in der festen Phase umfasst. Wasser wird in diesem Falle nicht als Partikel angesehen. Die Zugabe von Wasser erhöht stets die Feuchte der Pressgutmatte, welche jedoch nur in einem engen Bereich variieren darf. Daher kann die Zugabe von Wasser zur Pressgutmatte und anschließender Mikrowellenvorerwärmung nicht universell bei der Herstellung von Holzwerkstoffplatten angewandt werden, da ein zu hoher Feuchtegehalt zu Ausflockungen des Leims in der Pressgutmatte oder zu Aufplatzer in der verpressten Matte führen kann. Wenn Wasser in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Verwendung finden sollte, so nur als Lösungs- und/oder Transportmittel für die Partikel oder zum Einstellen der Erfordernisse des nachfolgenden Schritts des Pressens, jedoch nicht zur gezielten Einstellung der Absorptionsfähigkeit von Mikrowellen.
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Als zellulosehaltiges Material wird vorzugsweise solches verwendet, welches Lignozellulose und/oder Hemizellulose enthält.
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Die vorliegende Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass unterschiedliche Materialien unterschiedliche Eigenschaften der Absorption von Mikrowellen aufweisen. Während etwa polare Materialien wie Zucker Mikrowellen, insbesondere im Bereich von 2450 MHz sehr gut absorbiert, sind beispielsweise die meisten Kunststoffe, wie etwa Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) wie sie auch als Schmelzkleber in der Herstellung von Holzfaserplatten verschiedentlich eingesetzt werden, für Mikrowellen weitestgehend transparent. Entsprechend hängt das Ausmaß, mit dem ein lokales Stoffvolumen unter der Einwirkung von Mikrowellenenergie lokal erwärmt wird, stark von der Fähigkeit des Materials an der entsprechenden Stelle ab, Mikrowellen zu absorbieren. Gleichzeitig hängt das Ausmaß der lokalen Erwärmung eines Stoffvolumens stark davon ab, wie viel Mikrowellenenergie auf das lokale Stoffvolumen einwirkt, was wiederum von der Fähigkeit des umliegenden Materials bzw. der in Richtung der Einwirkung der Mikrowellenenergie vorgelagerten Stoffvolumina, Mikrowellenenergie zu absorbieren, abhängt.
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, direkt auf die Fähigkeit der Pressgutmatte, Mikrowellenenergie zu absorbieren, einzuwirken, indem gezielt mikrowellenabsorbierende Partikel und/oder Fasern zugegeben werden.
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Durch die entsprechende Zugabe von mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern kann so direkt Einfluss auf die Fähigkeit jeweiliger Stoffvolumina, Mikrowellenenergie zu absorbieren, genommen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Zugabevorrichtung für die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern in einer Leimküche und/oder vor und/oder nach einer Beleimvorrichtung angeordnet. In der Leimküche werden die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern dem Bindemittel selbst zugemischt.
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Vorzugsweise ist die Zugabevorrichtung für die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern nach einem Trockner zum Trocknen der zellulosehaltigen Teilchen angeordnet. Die Eigenschaften der mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern können von der Temperatur ebenfalls abhängen. Eine frühzeitige Erwärmung in einem Trockner kann daher die Eigenschaften der Partikel verändern. In diesem Falle können die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern auch nach dem Trockner mittels der Zugabevorrichtung den zellulosehaltigen Teilchen zugegeben werden.
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Vorzugsweise ist die Holzwerkstoffplatte mit einer Vorrichtung wie oben stehend ausgeführt hergestellt.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Bei der Herstellung von Holzwerkstoffplatten, wie beispielsweise Faserplatten, wird, wie im Stand der Technik bekannt, als Rohstoff üblicherweise Rundholz oder Sägewerksreste verwendet, das bzw. die unter Druck und Hitzeeinwirkung gekocht und mittels einer Zerfaserungsvorrichtung wie einem Refiner zerfasert werden. Für andere Holzwerkstoffplatten wie Spanplatten oder OSB-Platten wird als Rohstoff Frisch-Holz und/oder Alt-Holz verschiedenen Zerkleinerungsvorrichtungen wie einem Trommelhacker, einem Messerringzerspaner und/oder einem OSB-Strander zugeführt. Die aus der Zerfaserungsvorrichtung bzw. aus der Zerkleinerungsvorrichtung austretenden Teilchen, insbesondere Fasern, Späne Schnitzel bzw. Strands werden anschließend getrocknet und nach der Zumischung von Bindemitteln, wie etwa PMDI oder Schmelzkleberfasern aus thermoplastischen Kunststoffen, durch Streuen, etwa in einer Streustation, auf ein stehendes oder sich bewegendes Formband zu einer Pressgutmatte geformt. Anschließend erfolgt meist eine Kalibrierung und optional eine Vorverdichtung der Pressgutmatte. Die so gebildete Pressgutmatte kann anschließend einer Vorerwärmung unterworfen werden und wird dann einer Presse, wie einer Mehretagenpresse oder einer kontinuierlich arbeitenden Presse, zugeführt, in der die Pressgutmatte unter Anwendung von Druck und Wärme verpresst und ausgehärtet wird, um die Holzwerkstoffplatten zu bilden.
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Die Vorerwärmung erfolgt dabei durch Mikrowellenenergie, die in einer Mikrowellenvorwärmeinrichtung auf die Pressgutmatte einwirkt, wie etwa in einem Mikrowellendurchlaufofen wie aus der eingangs genannten
DE 197 18 772 A1 oder
DE 10 2013 105 928 A1 bekannt.
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Im Unterschied zum vorbekannten Stand der Technik wird mit der vorliegenden Erfindung dabei vorgesehen, dass zusätzlich eine Zugabe von mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern erfolgt. Dies hat zur Folge, dass während der Mikrowellenvorerwärmung die Mikrowellenenergie nicht nur von den Wasserteilchen, die in der Pressgutmatte als Holzfeuchte und gegebenenfalls als Bestandteil (Lösungs- und/oder Transportmittel) des verwendeten Bindemittels vorhanden sind, absorbiert wird, sondern dass ein wesentlicher Anteil der Mikrowellenenergie von den mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern absorbiert wird und entsprechend in Wärme umgesetzt wird, um die Pressgutmatte zu erwärmen. Da die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern als zusätzliche Bestandteile der Pressgutmatte zugegeben werden, kann dabei die Fähigkeit der Pressgutmatte, Mikrowellenenergie zu absorbieren erhöht werden im Vergleich zu dem Fall, in dem bei ansonsten gleichen Bedingungen auf die Zugabe von mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern verzichtet wird. Die erhöhte Mikrowellenabsorptionsfähigkeit der Pressgutmatte hat dabei wiederum zur Folge, dass die in der Mikrowellenvorwärmeinrichtung erzeugte und auf die Pressgutmatte einwirkende Mikrowellenenergie von der Pressgutmatte besser aufgenommen werden kann, so dass der Wirkungsgrad als Maß der von der Pressgutmatte absorbierten Mikrowellenenergie im Vergleich zu der in der Mikrowellenvorwärmeinrichtung erzeugten Mikrowellenenergie, verbessert wird. Dies führt zu einer entsprechenden Senkung der spezifischen Energiekosten für die Vorwärmung und die Pressgutmatte kann innerhalb einer kürzeren Zeit auf eine gewünschte Vorwärmtemperatur erwärmt werden, was den Vorteil bietet, dass die Mikrowellenvorwärmeinrichtung beispielsweise mit einer geringeren Baulänge oder einer geringeren Leistung ausgeführt werden kann und daher Anlagenkosten eingespart werden können. Andererseits kann die Pressgutmatte bei gleichbleibender Länge bzw. gleicher Leistung der Mikrowellenvorwärmeinrichtung innerhalb einer gegebenen Zeit auf eine höhere Vorwärmtemperatur erwärmt werden, was den Vorteil bietet, dass in der sich anschließenden Heißpresse folglich nur eine entsprechend geringere weitere Erwärmung erfolgen muss, so dass sich in diesem Fall eine entsprechende Senkung der Energiekosten für die Heißpresse erzielen lässt, und gegebenenfalls die Heißpresse mit einer entsprechend kürzeren Baulänge ausgeführt werden kann, zu entsprechend geringeren Anlagenkosten. Meist von größerem Interesse, insbesondere in Fall der Nachrüstung, ist es die Pressenlänge beizubehalten und durch die erhöhte Vorwärmtemperatur die Verweildauer der Pressgutmatte in der Presse zu reduzieren, in dem eine höhere Produktionsgeschwindigkeit realisiert wird, wodurch letztendlich die Gesamtkapazität der Anlage deutlich erhöht werden kann.
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Als geeignete mikrowellenabsorbierende Partikel und/oder Fasern wird die Verwendung von Kohlenstoff-basierten Partikeln bzw. Fasern vorgeschlagen, insbesondere Karbonfasern oder Kohlenstoffnanoröhrchen. Alternativ oder ergänzend können für die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern auch intrinsisch leitende Polymere, wie insbesondere Polypyrrol (PPy) oder Polyanilin, (PAni) verwendet werden. Die Fähigkeit dieser Materialien, Mikrowellen zu absorbieren, ist dabei insbesondere aus dem Bereich der militärischen Forschung zur Absorption von Radarstrahlung im Mikrowellenbereich bekannt. Weiterhin können insbesondere jegliche polare Stoffe, außer Wasser, als mikrowellenabsorbierende Partikel und/oder Fasern Anwendung finden, welche die Herstellung und die Eigenschaften der verpressten Holzwerkstoffplatte nicht oder nicht wesentlich beeinflussen. Die Fähigkeit dieser Materialien, Mikrowellen zu absorbieren und dabei erwärmt zu werden, beruht auf einer Kombination von ohmschen Verlusten und dielektrischer Erwärmung der Materialien. Dabei beträgt die Verlustleistungsdichte p bezogen auf das Materialvolumen: p = (σ + ω·ε '' / r·ε0)E2, wobei σ die elektrische Leitfähigkeit, ω die Kreisfrequenz, εr'' der Imaginärteil der komplexen relativen Permittivität, ε0 die Permittivität des Freiraums und E den Betrag der elektrischen Feldstärke (als Effektivwert) bezeichnet. Hierbei ist zu erwähnen, dass während der Imaginärteil der komplexen relativen Permittivität εr'' üblicher Weise eine deutliche Frequenzabhängigkeit zeigt, die elektrische Leitfähigkeit σ, und damit der Verlustleistungsdichteeintrag über die ohmschen Verluste, von der Frequenz unabhängig ist. Die genannten Materialien zeigen daher über einen großen Frequenzbereich gute Mikrowellenabsorptionseigenschaften, was den Einsatz von Mikrowellenenergie unterschiedlichster Frequenzen, insbesondere auch von 2450 Megahertz und 915 Megahertz, sowohl in Einzelfrequenz als auch als Kombination verschiedener Frequenzen erlaubt, mitsamt den bereits aus dem Stand der Technik bekannten Vorzügen der Verwendung unterschiedlicher Frequenzen und deren Kombination.
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Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern keine für die Herstellung von Holzwerkstoffplatten relevanten Wechselwirkungen mit zellulosehaltigen Teilchen einerseits, und den verwendeten Bindemitteln, andererseits, zeigen. Es kann daher die Zugabe von mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern, sowie deren Dosierung, weitgehend unabhängig von den übrigen Prozessparametern, wie Art, Größe oder Feuchte der zellulosehaltigen Teilchen, oder Wahl, Zusammensetzung und Dosierung des verwendeten Bindemittels, vorgenommen werden. Auf diese Weise erlaubt es die vorliegende Erfindung, durch eine entsprechende Zugabe und Dosierung der mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern den Prozess der Vorwärmung weitgehend unabhängig von dem nachgelagerten Pressenprozess einzustellen und zu optimieren. Mit anderen Worten wird eine weitgehende Entkopplung der Prozesse der Vorwärmung und des Pressens ermöglicht, die einerseits eine einfachere Einstellung und Optimierung des gesamten Herstellungsverfahrens erlaubt, und andererseits über die Parameter, welche Mengen an mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern in welche Bereiche der Pressgutmatte zugegeben werden, zusätzliche Eingriffsmöglichkeiten und damit zusätzliche Optimierungsmöglichkeiten für das Herstellungsverfahren bietet. Dies kann es ermöglichen, das Herstellungsverfahren über den Bereich des mit bisherigen Verfahren möglichen hinaus zu verbessern und zu optimieren.
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Die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern können zu einem beliebigen Zeitpunkt vor, während und auch nach der Ausbildung der Pressgutmatte zugegeben werden. Hierfür ist insbesondere eine Zugabevorrichtung vorgesehen, mittels welcher die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern an der gewünschten Stelle im Prozess vorzugsweise dosiert zugegeben werden kann. Insbesondere können die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern den zellulosehaltigen Teilchen oder dem Bindemittel zugegeben werden, bevor die zellulosehaltigen Teilchen mit dem Bindemittel gemischt werden, oder es kann eine Zugabe der mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern nach dem Mischen in das Gemisch von zellulosehaltigen Teilchen und Bindemittel erfolgen. Verschiedene Kombinationen der genannten sind ebenfalls möglich. So können beispielsweise mikrowellenabsorbierende Partikel und/oder Fasern durch Dispergieren in das Bindemittel, wie etwa ein Leim aus PDMI, zugegeben werden, um so nachfolgend mit den zellulosehaltigen Teilchen gemischt zu werden, und das so erhaltene Gemisch aus zellulosehaltigen Teilchen, Bindemittel und mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern kann dann zur Ausbildung der Pressgutmatte auf das Formband gestreut werden. Während des Streuens können zusätzlich weitere mikrowellenabsorbierende Partikel und/oder Fasern zugegeben werden, wobei die Zugabe an dieser Stelle insbesondere inhomogen in die Pressgutmatte erfolgen kann, so dass mikrowellenabsorbierende Partikel und/oder Fasern gezielt in bestimmte Stoffvolumina der Pressgutmatte eingebracht und in diese dosiert werden, um gezielt und direkt Einfluss auf die Fähigkeit der jeweiligen Stoffvolumina zu nehmen, Mikrowellenenergie zu absorbieren. Auf diese Weise kann die Erwärmung des Volumens der Pressgutmatte gezielt beeinflusst werden, und insbesondere eine gewünschte Temperaturverteilung innerhalb des Volumens der Pressgutmatte nach der Vorerwärmung erzielt werden. Als ein Beispiel kann hierbei die Herstellung von Holzwerkstoffplatten, insbesondere mehrschichtige Spanplatten, genannt werden, wobei die Zugabe der mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern im Mittenbereich bzw. in die Mittelschicht der Pressgutmatte mit einer erhöhten Dosierung erfolgt, um dadurch eine stärkere Erwärmung des Mittenbereichs der Pressgutmatte während der Vorerwärmung zu erzielen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass in der Presse, in der Wärme im Wesentlichen nur über die Deckschichten zugeführt werden kann, die Deckschichten und der Mittenbereich dennoch zu einem annähernd gleichen Zeitpunkt die gewünschte Zieltemperatur erreichen.
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Als ein anderes Beispiel kann die Herstellung von Holzwerkstoffplatten mit unterschiedlichen Dichteprofil quer und längs zur verpressten Holzwerkstoffplatte genannt werden. Die Pressgutmatte wird dabei zunächst in einem oder mehreren Bereichen/Abschnitten mit einer unterschiedlichen Masse pro Flächeneinheit ausgebildet. Dies bedeutet, dass beim Streuen der Pressgutmatte einerseits in den Bereichen/Abschnitten zusätzliches Material aufgebracht werden kann oder andererseits Material der bereits gestreuten Matte wieder entnommen und zurückgeführt werden kann. Die Bereiche/Abschnitte mit einer erhöhten Masse pro Flächeneinheit werden in der Regel an den Stellen ausgebildet, an denen die spätere Holzwerkstoffplatte mit Verschraubungen versehen wird, oder an denen die spätere Holzwerkstoffplatte in kleinere Platten aufgetrennt wird, so dass an diesen Stellen eine höhere Festigkeit der Holzwerkstoffplatte benötigt wird, während andere Bereiche der verpressten Holzwerkstoffplatte zu Zwecken der Gewichtseinsparung eine geringere Rohdichte aufweisen. In diesem Beispiel können die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern gezielt in die Bereiche erhöhter Rohdichte bzw. einer größeren Masse pro Flächeneinheit eingebracht werden, so dass an diesen Stellen eine überproportionale oder zur Masse proportionale Vorerwärmung durch die Mikrowellenstrahlung hervorgerufen wird. In der sich daran anschließenden Presse, in der sich auf Grund des in der Presse über die Deckschichten eingebrachten Wärmeeintrags die Bereiche mit einer geringerer Masse pro Flächeneinheit bzw. Rohdichte schneller erwärmen werden, kann somit auch hier wieder erreicht werden, dass alle Bereiche der Pressgutmatte annähernd gleichzeitig die gewünschte Zieltemperatur erreichen.
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Mit den Ideen der vorliegenden Erfindung lassen sich auch bisher bekannte Verfahren der Herstellung von Holzwerkstoffplatten, wie beispielsweise MDF-Platten und Holzfaser-Dämmstoffplatten, bei denen als Bindemittel Einkomponentenfasern oder Mehrkomponentenfasern, insbesondere Zweikomponentenfasern bzw. Biko-Fasern, aus thermoplastischen Material verwendet werden, auf vorteilhafte Weise weiterbilden. Dabei kann nun vorgesehen werden, dass die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern direkt in das Material der Bindemittel-Fasern eingearbeitet werden. So können beispielsweise die mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern in ein thermoplastisches Material, wie beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) dispergiert werden. Es entsteht so ein Verbundwerkstoff, in dem das thermoplastische Material eine Matrix für die darin enthaltenen mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern bildet. Alternativ ist es auch denkbar, dass die herkömmlich verwendeten Biko-Fasern, die üblicherweise aus zwei Komponenten thermoplastischen Materials mit unterschiedlichen Schmelzpunkten bestehen, ersetzt werden, indem die Komponente mit höherem Schmelzpunkt beispielsweise durch eine Karbonfaser ersetzt wird, die von einem thermoplastischen Material, wie PE oder PP, umhüllt ist, um so eine modifizierte Biko-Faser zu schaffen. Auf diese Weise werden die als Bindemittel verwendeten Ein- oder Mehrkomponentenfasern derart modifiziert, dass diese nun selbst mikrowellenabsorbierende Eigenschaften erhalten. Entsprechend findet in der Mikrowellenvorwärmeinrichtung unter der Einwirkung der Mikrowellenenergie eine direkte Erwärmung der als Bindemittel verwendeten Ein- oder Mehrkomponentenfasern statt, die sich entsprechend erwärmen.
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Die derart modifizierten, als Bindemittel verwendeten Ein- oder Mehrkomponentenfasern können daher allein unter Einwirkung der Mikrowellenenergie und auf rasche Weise bis in die Nähe des Schmelzpunktes, bzw. sogar über den Schmelzpunkt hinaus erwärmt werden, ohne dass, wie im Stand der Technik bekannt, eine Zufuhr von Heißluft oder Heißdampf erforderlich wäre, mit den entsprechenden Nachteilen der langen Vorwärmdauer (im Falle von Heißluft) bzw. dem eigentlich unerwünschten Einbringen von zusätzlicher Feuchte (im Falle von Heißdampf), die ein entsprechendes Verdampfen der überschüssigen Feuchte oder ein übermäßiges Trocknen von Holzfasern vor dem Streuen der Pressgutmatte zur Kompensation der durch den Heißdampf eingebrachten Feuchtigkeit erforderlich machen. Auf diese Weise kann eine deutliche Energieeinsparung für die Herstellung derartiger Holzwerkstoffplatten, insbesondere Holzfaserdämmplatten, erzielt werden. Auf diese Weise kann eine „trockene“ Herstellung derartiger Holzwerkstoffplatten erzielt werden, wobei die zellulosehaltigen Teilchen mit einem trockenen Bindemittel gemischt werden, und auf eine Zufuhr zusätzlicher Feuchte, wie Wasser oder Dampf, verzichtet wird.
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Gleichzeitig kann die Mikrowellenvorerwärmung nicht nur die Energie zur Erwärmung der Pressgutmatte auf eine Vorerwärmungstemperatur bereitstellen, sondern kann darüber hinaus die Pressgutmatte auch bis auf die erforderliche, zur Aktivierung des Bindemittels notwendige Zieltemperatur erwärmen, mithin in diesem Fall die Vorerwärmung eine Durchwärmung der Pressgutmatte darstellt, so dass sich der nachfolgende Schritt des Pressens auf ein reines Pressen und Formhalten der Pressgutmatte beschränken kann, wobei keine weitere Wärmeenergie zugeführt wird, oder Wärmeenergie lediglich in dem Maß zugeführt wird, um die Pressgutmatte für eine vorgegebene Zeit auf einer gewünschten Temperatur zu halten.
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Wie im Vorstehenden beschrieben, kann mit der Zugabe von mikrowellenabsorbierenden Partikeln und/oder Fasern in die Pressgutmatte auf direkte Weise darauf Einfluss genommen werden, wie sich die Pressgutmatte während einer Vorerwärmung durch Mikrowellenenergie erwärmen wird, so dass sich beinahe beliebige gewünschte Temperaturen und Temperaturgradienten innerhalb der Pressgutmatte einstellen lassen, um auf diese Weise die Herstellung von Holzwerkstoffplatten zu optimieren.
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Neben der Möglichkeit, die Mikrowellenabsorption der Pressgutmatte direkt zu beeinflussen, kann auf vorteilhafte Weise weiter vorgesehen sein, auch direkt oder indirekt auf die Verteilung der Mikrowellenenergie in der Mikrowellenvorwärmeinrichtung Einfluss zu nehmen und so den Prozess der Vorwärmung zu beeinflussen. Beispielsweise kann weiter vorgesehen werden, bestimmte Bereiche der Pressgutmatte mit Mikrowellen reflektierenden oder stark absorbierenden Materialen abzudecken, so dass sich an den entsprechenden Stellen der Pressgutmatte eine entsprechend geringere Strahlungsleistung einstellt und die Pressgutmatte an diesen Stellen weniger erwärmt wird. Das Abdeckmaterial ist dabei nicht zwingend Teil des Nutzgutes, sondern kann auch Bestandteil der Erwärmungsvorrichtung sein. Ebenso kann vorgesehen werden, dass die Mikrowellenvorwärmeinrichtung, nicht wie im Stand der Technik bisher üblich, mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet wird, sondern beispielsweise einen Querschnitt in Form eines regelmäßigen oder unregelmäßigen Vielecks mit mehr als vier Ecken ausgebildet ist. Mit einer derartigen Querschnittsform werden die Mikrowellen innerhalb der Mikrowellenvorwärmeinrichtung auf vielfältige und unterschiedlichste Weisen reflektiert, so dass sich eine gute homogene und omnidirektionale Verteilung der Mikrowellenstrahlung innerhalb der Mikrowellenvorwärmeinrichtung einstellen kann.
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Weiterhin ist zu bemerken, dass die nach dem hierin beschriebenen Verfahren hergestellten Holzwerkstoffplatten weiterhin die zugegebenen mikrowellenabsorbierenden Partikel und/oder Fasern enthalten, so dass auch die hergestellten Holzwerkstoffplatten mikrowellenabsorbierende Eigenschaften zeigen können. Dies kann insbesondere vorteilhaft genutzt werden, wenn etwa in einem Gebäude eine Abschirmung gegenüber Mikrowellenstrahlung gewünscht wird, etwa in Wohngebäuden im Falle elektrosensibler Personen, oder in Industrie- oder Forschungsgebäuden als kostengünstige Alternative zu anderen Arten der Abschirmung von Mikrowellen. 1520
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4018642 A [0002]
- DE 19627024 A1 [0002]
- DE 10157601 B4 [0002]
- DE 19718772 A1 [0003, 0004, 0021]
- DE 102013105928 A1 [0005, 0021]