DE2442206C3 - Verfahren zum Herstellen von Holzfaserplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Holzfaserplatten, bei dem das lignozelluloschaltige Material in wenigstens einer Stufe zerfasert und in einer Förderflüssigkeit aufgeschwemmt wird, worauf es in einer Formstation unter mechanischer Entwässerung geformt und die Platten anschließend durch Verdampfen von Wasser endgetrocknet werden, wobei das lignozellulosehaltige Material vor der Aufschwemmung auf einen Trockengehalt gebracht wird, der den Trockengehalt der Platten vor der Endtrocknung übersteigt, und .vobei die gesamte, bei der mechanischen Entwässerung anfallende Flüssigkeit dem Material als Rückwasser zur Aufschwemmung zugeführt wird.

Hiernach geht die Erfindung von einem bekannten Verfahren aus (SW-PS 3 55 617), bei dem es möglich ist. mit einem völlig geschlossenen Rückwassersystem zu arbeiten, also ohne Ablassen von Prozeßwasser in die Umgebung. Hierzu muß das verwendete Fasermaterial einen Trockengehalt haben, der wesentlieh höher ist als der des Materials vor der Endtrocknung, bevor also die Platten durch Wärmebehandlung unter mechanischem Druck bzw. Wärmebehandlung ohne Druck zu der gewünschten Dichte endgetrocknet werden.

Bei der Herstellung von z. B. harten Faserplatten ist der Druck bei der Heißpressung gewöhnlich hoch, und es ist oft ein Trockengehalt von 50% in den Platten nach der Beendigung der mechanischen Auspressung erforderlich, damit das verbleibende Wasser durch Verdampfen zum Entweichen gebracht werden kann. Ein so hoher Trockengehalt vor der Verdampfung läßt sich auf einer herkömmlichen Naßformmaschine nicht erzeugen, weil diese gewöhnlich keinen höheren Trockengehalt als 30-40% liefert. Eine Erhöhung des Trockengehalts von 30% auf 55% läßt sich nur in Hochdruckprtssen, z. B. in Planpressen, unter dafür erforderlichem Druck, z. B. 50-75 kg/cm², erzielen. Diese Entwässerung kann daher in einer gesonderten Preßstufe vor der Warmpressung vorgenommen werden oder auch in einer direkt an die Formmaschine angebauten Preßpartie. Es ist aber auch durchaus möglich, d-is letzte mechanische Auspressen von Wasser in der Heißpressc durchzuführen, sofern das zum Abrinnen gebrachte Wasser gesammelt und in das Rückwassersystem zurückgeführt wird. Wegen der hohen Wärme in der Heißpresse ist dies jedoch mix gewissen Nachteilen ίο durch das Auftreten von sirupartigen bzw. harzartigen Belägen verknüpft.

Wie bereits hervorgehoben, muß das einkommende Holzfasermaterial einen wesentlich höheren Trockengehalt haben als der Naßformling vor der Endtrocknung, wenn die Formung in einem völlig geschlossenen Rückwassersystem durchführbar sein soll. Bei der Herstellung von Hartplatten muß daher der Trockengehalt der Faser vor der Aufschwemmung auf 60-75% gebracht werden. Ein hoher Trockengehalt des Fasermaterials ermöglicht es, gewisse Mengen an Frischwasser /. B. aus druckivasscrfesten Hchältcrn usw. zuzuführen, ohne daß ein Überschuß an Rückwasser entsteht.

Geht man von sehr trockenem Holz mit einem Trockengehalt von 70-80% aus, den man durch Lagerung oder künstliche Trocknung des Holzes erhalten haben kann, ist es möglich. Faserstoff mit genügend hohem Trockengehalt herzustellen. Für gewöhnlich hat das Hol/, jedoch einen so hohen Feuchtigkeitsgehalt, oder es muß soviel Wasser bei der Zerfaserung zugesetzt werden, daß der Trockengehalt des Fasermaicrials zu niedrig wird.

Der Faserstoff kann selbstverständlich auf alle bekannten und zweckgeeigneten Weisen getrocknet werden; jedoch ist es angebracht, um einen gleichbleibenden und genügend hohen Trockengehalt des Fasermatcrials sicherzustellen, den Faserstoff nach der Lehre der DEOS 22 Il 3Ib(SW-I¹S J 55 bl 7) herzustellen, wonach das Holz in einer Atmosphäre von gesättigtem Dampf /erfasert und der dadurch erhaltene Faserstoff kontinuierlich auf einen Trockengehalt getrocknet wird, der innerhalb weiter Grenzen z. B. 40 und 90%, für gewöhnlich zwischen 60 und 75%, liegen kann, und danach in umgewälztem Rückwasser, gegebenenfalls unter Zuset/.ung von etwas Frischwasser, aufgeschwemmt, geformt und gepreßt oder lediglich getrocknet wird. Erfolgt die Trocknung des Fasermatcrials auf einen geeigneten Trockengehalt, lassen sich mit einem völlig geschlossenen Rückwassersystem Faserplatten ohne Ablassen von Prozeßwasser herstellen, wodurch sich ein vom Gesichtspunkt des Umweltschutzes einwandfreies Verfahren ergibt.

Die Zerfaserung unter Druck und bei erhöhter Temperatur erfolgt für gewöhnlich im Temperaturbereich von 160-170°C. Hierbei wird die Auslösung von organischem Stoff verhältnismäßig hoch, und zwar in einer Größenordnung von 7-10%, und demzufolge wird das umgewälzte Rückwasser allmählich mit ausgelöstem organischem Stoff angereichert. Deswegen empfiehlt sich die Anwendung einer niedrigeren Temperatür, wie zwischen 130 und 150"C, und eine kurze Vorwärmzeit, wodurch sich die Auslösung auf etwa 4-5% begrenzen läßt. Hierdurch wird ein Rückwasser mit niedrigerer Konzentration an gelösten organischen Stoffen erhalten. Man muß jedoch damit rechnen, daß

f>5 das Rückwasser einen verhältnismäßig hohen Gehalt an hydrolisierter Hemi/.elliilose, Dextrinen, niedrigmolekulärem Lignin und auch an Harzen haben wird. Diese verschiedenen Stoffe verursachen Niederschläge und/

oder Flockenbildung im Ruck wasser und können auf der fertigen Faserplatte Flecken erzeugen, die eine Senkung der Güteklasse bewirken und außerdem bei Wärmebehandlung der gepreßten Platte Brände entstehen lassen.

Die der Erfindung zugrunde liegerde Aufgabe besteht deshalb darin, bei vollständiger Wiederverwendung des Rückwassers die geschilderten Nachteile zu vermeiden, die sich infolge der hohen Konzentration der organischen Bestandteile im Rückwasser ergeben.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Rilckwasser Formalin zugesetzt wird und daß das Rückwasser homogenisiert und vorkommende Niederschläge und/oder Flocken durch starke Umrührung dispergiert werden.

Bei der Papierstoffhersiellung ist es bekannt (Wochenblatt für Papierfabrikation 8. 1973, Seiten 235-241) .Schleimbildung, Faulung und Gärung im Kreislaufwasser durch ausreichende Strömungsverhältnisse, geeignete Ausbildung der Anlagenteile und durch Chlorierung zu vermeiden.

Demgegenüber lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wonach in Verbindung mit der bekannten Maßnahme, daß das Material vor der Aufschwemmung einen größeren Trockengehalt als vor der Endtrocknung aufweist, dem abgeschiedenen Rückwasser Formalin zugesetzt und das Rückwasser homogenisiert wird Platten herstellen, die keinerlei Fleckenbildung mehr aufweisen, die eine gleichmäßige Färbung besitzen und die nicht mehr an den Druckplatten der Heißpresse hängenbleiben. Es lassen sich Faserplatten der höchsten Qualitätsstufe herstellen, ohne daß Abwasser aus der Fabrik abgegeben wird.

Der Aufschwemmung kann das Formalin intermittierend oder kontinuierlich zugemischt werden, und zwar vorzugsweise in einer Menge von 0,02-0,20% des Fasergewichts.

Die Homogenisierung erfolgt am einfachsten durch Einsetzen von wirksamen Rührwerken oder Dispergierapparaten in die Rückwassersammelbehälicr. Die Gegenwart des Formaldehyds ist entscheidend dafür, daß die nachteilige Wirkung der Niederschläge sozusagen unschädlich gemacht wird. Bei Betrieb in einem geschlossenen Rückwassersysiem bei einer Temperatur von 65-75"C oder höher, liegt normalerweise keine Gefahr für Schlcimbildung vor. Dies ist dagegen bei Arbeiten mit niedrigerer Temperatur, wie etwa 40-65"C, der Fall. In diesem Temperaturbereich läßt sich die Schleimbildung nur durch den Zusatz von Formalin, d. h. Formaldehyd in wässerige;· Lösung, beherrschen.

Eine niedrige Temperatur des Rückwassers kann jedoch unter gewissen Umständen große Bedeutung haben, z. B. wenn es gilt, die Dampfbildung bei der Formung zu vermindern, um dadurch die Luft und die Arbeitsplaizverhältnisse in der Formslation zu verbessern, ein Vorteil, der eine wertvolle unmittelbare Folge der hier vorgeschlagenen Behandlung des Rückwassers darstellt.

Das in der vorgeschlagenen Weise behandelte Rückwasser läßt sich auch ohne die Gefahr von Bakterienangriffen lagern.

Um die Güte des Rückwassers noch weiter zu verbessern, kann man es zusätzlich zu der vorgeschlagenen Behandlung filtrieren oder in einer Schlammschleuder behandeln.

Um die Niederschläge weiterhin zu vermindern, ist es zweckmäßig, den pH- Wert der Faseraufschwemmung durch Zusatz von alkalischen Stoffen auf 3,0-4,5, in der

Regel 3,6-4,0, herabzusezten und danach Al- und Felonen zwecks Bindung ausgelöster Harze und anderer organischer Stoffe an das Fasermaterial zuzusetzen.

Ein weiterer Vorteil des völlig geschlossenen Rückwassersystems besteht darin, daß man beim Zusatz von Farbpigmenten, Kunststoffen, Wachsen und/oder Brandschutzmitteln, z. B. verschiedenen Salzen, mit der geringstmögli:hen Menge an Zusatzmitteln arbeiten kann, oder, falls ein Überschuß an Zusatzmitteln vorhanden ist. Verluste an diesen vermeidet.

Dasselbe Verfahren hat sich über längere Zeitabschnitte erstreckendem, fabrikmäßigem Betrieb auch für die Herstellung von porösen Holzfaserplatten anwendbar erwiesen, obgleich dabei kein Heißpressen vorkommt, sondern der gesamte Wassergehalt des Naßbogens oder -rohlings nach der Formung durch Verdampfung in Rollentrocknern oder ähnlichen Vorrichtungen entfernt wird. Voraussetzung für die Erzielung dieses Ergebnisses ist auch hier, daß das eingehende Fasermaterial vor der Aufschwemmung einen Trockcngehalt hat, der höher ist als der Trockengehalt des Naßbogens oder -rohlings nach der Formung und vorder Endtrocknung.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Herstellungsflußbild näher erläutert werden.

Von einem Rohstoffvorrat, wie einem Holzlager 10. wird das Ausgangsmaterial einer Vorrichtung 12 zugeführt, in der es in kleinere Stücke zerteilt, /.. B. zu Hackstücken zerkleinert wird. Das zerkleinerte Material wird dann einem Lagersilo 14 durch eine Leitung zugeführt. Von hier gelangen die Hackslücke in eine Zerfaseriingsstation 18, wo sie in einer oder mehreren Behandlungsstufen zerfasert bzw. raffiniert werden. Die Zertcilung von Rohstoff zu Faserstoff kann entweder unter atmosphärischen Bedingungen oder unter Überdruck bei erhöhter Temperatur, und dann vorzugsweise in Dampfatmosphäre, vorgenommen werden.

Sodann wird der Faserstoff durch eine Leitung 20 dem Inneren einer Trockenstation 22 zugeführt, durch die ein Gas bzw. Luft unter erhöhler Temperatur hindurchgeht. Die Erhitzung dieses Gases kann in einem Wärmeaustauscher 24 mit Hilfe von Dampf oder Heißwasser erfolgen. Denkbar ist auch, das heiße Gas in einem Heizapparat zu erzeugen. Die heißen Gase werden mit Hilfe eines Ventilators 28 durch die Trockenstation 22 zu einem Fliehkraftabscheider 26 gesogen, wobei der durch die Leitung 20 austretende Faserstoff mitgerissen und in der Trockenstation auf einen Trockengehalt getrocknet wird, der höher ist als der Trockengehalt nach der letzten mechanischen Trocknungsstufe während des späteren Teils der Behandlung, wie weiter unten näher erläutert werden wird. Der durch die Trocknung freigesetzte Wasserdampf entweich! aus dem Fliehkraftabscheider 26 und den Ventilator 28 in die freie Atmosphäre. Der getrocknete Faserstoff fällt in einen Stoffkasten 30 hinab, wo er in eine wässerige Aufschwemmung überführt wird, und zwar mit Hilfe von aus einer Leitung 32 entweder dem Fliehkraftabscheider 26 oder dem Stoffkasten 30 unmittelbar zugeführtem Rückwasser. Die Stoffaufschwemmung wird mittels einer Pumpe 33 und durch eine Leitung 34 zu eine¹" Formstation 36 für Platienrohlinge gepumpt. Diese Station arbeitet in an sich bekannter Weise durch Entwässerung, wie Wasserentzug durch ein über eine endlose Bahn bewegliches Siebtuch 38. Hierbei wird die Hauptmasse des als Förderflüssigkeit dienenden Rückwassers abgeschieden

und über einen Trog 40 in einem Rückwasscrbehällcr 42 gesammelt.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Plattenrohlingc einer weiteren mechanischen Auspressung von Wasser in flüssigem Zustand in einer Vorpresse 44 unterworfen. In dieser Presse ausgepreßtes Rückwasscr wird über einen Trog 46 in einem zweckmäßig gesonderten Rüekwasserbchälter 48 gesammelt. Dieser Behälter steht über eine Leitung 50 und eine Pumpe 52 mit dem I lauptrückwasserbehälter 42 in Verbindung.

In einer kombiniert mit Wärme und Druck arbeitenden Presse 54 erfolgt dann die Endtrocknung der Platten. Deren Trockcngchalt ist vor dieser Presse so weit herabgesetzt worden, wie auf z. 8. 50-55%, daß alles im Inneren verbliebene Wasser in Dampfform entweicht. Die Behandlungskette enthält schließlich in an'sich bekannter Weise eine Station 56 für Wärmebehandlung, eine Station 58 für Konditionierung und eine Station 60 für Aufsägen des Rohlings.

In dem Rückwassersammelbchältcr 42 bzw. dem Sammelbehälter 48 sind ein oder mehrere, motorgetriebene Rührwerke 62 bzw. 64 vorgesehen, die das Rückwasscr mit in diesem mitfolgenden festen Stoffen in ständiger, kräftiger Umrührung halten, derart, daß das Rückwasser homogenisiert und der Entstehung von Niederschlagen bzw. der Bildung von Flocken in den Sammelbehältern wirksam entgegengearbeitet wird. Wenn daher das Rückwasser über eine Pumpe 66 und die Leitung 32 zu dem Fliehkraftabscheider 26 bzw. dem Stoffkasten 30 zwecks Bildung neuer wässeriger Aufschwemmung vorgetrockneten Faserstoffs zurückgeführt wird, sind die in dem Rückwasser gelösten bzw. in dieses eingemischten Stoffe homogen in der Aufschwemmung verteilt, wenn diese zu der Formstation 36 weitergeht. Zugleich wird Formalin, d. h. Formaldehyd in wässeriger Lösung, aus einem Tank 68 und durch eine Leitung 70 dem Rückwassersammclbchälter 42 in zweckmäßig dosierter Menge zu dem oben näher erläuterten Zweck zugeführt. Durch den Zusatz von Formaldehyd werden die im Rückwasser mitfolgcnden Stoffe zersetzt bzw. umgewandelt, derart, daß sie in der fertigen Platte nicht mehr merkbar sind. Das starke Umrühren in den Behältern 42 und 48 stellt sicher, daß sich auch das Formalin gleichmäßig im Rückwasscr verteilt.

Vorzugsweise haben die Rückwassersammelbehälter 42 bzw. 48 einen so großen Rauminhalt, daß sie die ganze in dem System umgewälzte Rückwassermenge aufnehmen können, so daß auch im Falle einer ungewollten Unterbrechung des Betriebs kein Rückwasscr in einen Rezipienten. /.. H. ein natürliches C jcwässcr, auszutreten braucht.

In der Trockenstation 22 wird so viel Wasser aus dem Faserstoff entfernt, daß sich dessen Trockengehalt vor der Heißpressc 54 niedrig genug halten läßt, um das Austreiben von Wasser in der Heißpresse ausschließlich in Dampfform zu erlauben. Als Beispiel sei erwähnt, daß, falls der Trockcngchalt vor der Heißpressc der Größenordnung 50-55% zugehört, er sich hinter der Trockenstalion 22 auf 65-75% belaufen kann. Daher isi es auch möglich, in gewissem Ausmaß Frischwasser r. B. durch eine Leitung 72 einer Düsen- oder Spritzvorrichtung 74 an der Formstation 36 zuzuführen, z. B. um die Oberflächeneigenschaften von harten Faserplatten zu verbessern. Falls gewünscht, können dem Frischwasser auch gewünschte Chemikalien beigegeben werden, die das Enderzeugnis enthalten soll. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, wird das Rückwasser in einem völlig geschlossenen System gehalten, insofern wenigstens, daß kein Austritt von Prozeßwasser in die Umgebung stattfindet.

In einer Abänderung des Verfahrens kann die Vorpresse 44 in Wegfall kommen, während die Presse 54 sowohl für abschließende mechanische Abscheidung von Wasser wie die Endtrocknung unter Austreiben von Wasser in Dampfform sorgt. Das Wasser sammelt sich in dem der Presse 54 zugeordneten Rückwasscrsammelbchälter 48. der mit Rührwerken 64 ausgerüstet ist und durch die Leitung 50 sowie die Pumpe 52 mit dem Hauptsammclbchälter42 in Verbindung steht. In diesem Fall können die Platlenrohlinge beim Eintreten in die Heißpresse 54 einen Trockengehalt von 30-35% haben, einen Gehalt also, der niedriger ist als in dem zuvor beschriebenen Fall.d. h. in der Presse 54 ist der Anteil an mechanisch ausgepreßtem Wasser ungefähr eben so groß, wie zuvor durch die Presse 44 ausgepreßt wurde.

Eine weitere Ausführungsform ist insbesondere für die Herstellung von porösen Faserplatten bestimmt, und bei ihr entfällt auch die Heißpressc 54. Die Endtrocknung durch Wärmezufuhr erfolgt z. B. in einem Rollentrockncr. der mit einem Saugvcntilator für den bei der Trocknung entweichenden Dampf ausgerüstet ist. In diesem Fall können hinter der Formstation 36 ein oder mehrere Preßwalzcnpaarc vorgesehen sein, die also den Abschluß der mechanischen Wasserabscheidung bilden. Hier kann der Trockengehall der Plaltenrohlinge vor der Trocknung in Wärme z. B. 40-45% betragen. Diese Werte sind niedriger und am besten wesentlich niedriger als die für den Gehalt des Faserstoffs unmittelbar nach der Vortrockenstation 22.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   J. Verfahren zum Herstellen von Holzfaserplatten, bei dem das lignozellulosehahige Material in wenigstens einer Stufe zerfasert und in einer Förderflüssigkeit aufgeschwemmt wird, worauf es in einer Formstation unter mechanischer Entwässerung geformt und die Platten anschließend durch Verdampfen von Wasser endgetrocknet werden, wobei das ligno/cllulosehaltige Material vor der Aufschwemmung auf einen Trockengehalt gebracht wird, der den Trockengehalt der Platten vor der Endtrocknung übersteigt, und wobei die gesamte, bei der mechanischen Entwässerung anfallende Flüssigkeit dem Material als Rückwasser zur Aufschwemmung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückwasser Formalin zugesetzt wird und daß das Rückwasser homogenisiert und !'orkommende Niederschlägt und/oder Flocken durch starke Umrührungdispergiert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung in den Rückwassersammelbehällern vorgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Formalin in einer Menge von 0,02-0,5% berechnet auf das Fasergewicht, zugesetzt wird.