DE2458929B2 - Verfahren zum Herstellen von Faserplatten - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Faserplatten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserplatten, bei dem Hackspäne in einer Atmosphäre aus gesättigtem Dampf unter Überd'uck zerfasert, anschließend Dampf abgeschieden und das Material in einer Flüssigkeit aufgeschwemmt wird, worauf es einer Formstation zugeführt, dort unter mechanischer Entwässerung geformt und schließlich die Faserplatten unter Wärme und Druck getrocknet werden, wobei der Trockengehalt des Materials vor Bildung der Aufschwemmung erhöht und die bei der mechanischen Entwässerung der Faserplatten anfallende Flüssigkeit in einem geschlossenen Rückwasserkreislauf zur Aufschwemmung verwendet wird.
Bei dem bekannten Verfahren (DE-OS 22 U 316 und 24 42 206), von dem die Erfindung ausgeht, wird der Trockengehalt des Materials vor Bildung der Aufschwemmung dadurch erhöht, daß es nach dem Zerfasern vorgetrocknet wird. Anschließend wird das vorgetrocknete Material aufgeschwemmt, wobei das Rückwasser verwendet wird, das bei der mechanischen Entwässerung in der Formstation und beim anschließenden mechanischen Pressen der Faserplatten anfällt. Erhält die Faserplatte nach dem Pressen und vor der Endtrocknung mittels Wärmezufuhr einen Trockengehalt von 50 bis 55%, so muß das Material nach dem Zerfasern und vor der Aufschwemmung auf einen Trockengehalt von mindestens 50 bis 55% vorgetrocknet werden, um ein geschlossenes Rückwassersystem zu erhalten und um der Förderflüssigkeit noch zusätzlich Frischwasser zusetzen zu können. In der Regel muß der Trockengehalt zwischen 55 und 70% liegen. Bei der Herstellung von porösen Faserplatten mit einem Trockengehalt der Gegenstände in der Formstation von 40—50% ist ein Trockengehalt des zerfaserten Materials von 50—55% ausreichend.
Das Material für die Faserplatten läßt sich aus allen Arten von lignozellulosehaltigem Fasermaterial herstellen, das zerkleinert ist. Zum Beispiel wird Holz in Form von Hackstücken oder Sägespänen, Stroh, Bagasse usw. verwendet. Dieses Ausgangsmaterial wird im folgenden mit Hackspäne bezeichnet. Diese Hackspäne werden in einer Dampfatmosphäre bei atmosphärischem oder bis zu 15 Bar erhöhtem Druck entsprechend einem Temperaturbereich zwischen 1000C und 200° C zerfasert.
Bei dem bekannten Verfahren bedarf die Vortrocknung einer erheblichen Energiezufuhr, da die Entwässerung durch Verdampfung der Flüssigkeit erfolgt.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs geschilderten Art mit geschlossenem Rückwassersystem so weiterzubilden, daß die Entwässerung energiesparend vorgenommen wird, ohne daß bei der Entwässerung eine zu große Abwasserverschmutzung entsteht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der nach dem Zerfasern abgeschiedene Dampf zum Vorwärmen der Hackspäne verwendet wird, die Hackspäne vor dem Zerfasern auf einen Trockengehalt von mindestens 50% entwässert werden und daß ein Teil der Flüssigkeit in dem geschlossenen Rückwasserkreislauf dem Material während der Zerfaserung zugeführt wird.
Erfindungsgemäß erfolgt also die Entwässerung vor dem Eintritt der Hackspäne in den Zerfaserungsapparat. Die Verschmutzung der bei der Entwässerung anfallenden Flüssigkeit ist vergleichsweise gering. Bei dieser Entwässerung wird der Trockengehalt auf wenigstens 50% und vorzugsweise zwischen 55 und 70% gesteigert, so daß der Trockengehalt der Hackspäne den Trockengehalt der Faserplatten vor der Endtrocknung übersteigt.
Bei der Zerfaserung gut durchwärmter Holzhackspäne in gesättigtem Dampf von 160—170°C werden aber etwa 250 kWh je t Faserstoff — als 100% Trockensubstanz gerechnet — verbraucht, wobei der Energiebedarf bei niedrigerer Temperatur steigt. Da die zugeführte elektrische Energie nahezu vollständig in Wärmeenergie übergeht, die sich im Mahlspalt konzentriert, muß eine ausreichende Wassermenge vorhanden sein, um eine örtliche Überhitzung des Fasergutes zu vermeiden. Die Konzentration der festen Bestandteile in dem Mahlgut soll im Mahlspalt 60% nicht übersteigen.
Angenommen, die Zerfaserung erfolge bei 1650C und die Hackspäne hätten einen Trockengehalt von 50% und eine Temperatur von 100°Cbei ihrer Einspeisung in Jen Zerfaserer, so beträgt die Konzentration an festen Bestandteilen des Mahlgutes im Zerfaserer etwa 47% und nach dem Ausblasen des Dampfes bei atmosphärischem Druck etwa 51%. Beträgt der Trockengehalt der Hackspäne 55%, so beträgt die Konzentration des Mahlgutes im Zerfaserer 54% und nach dem Ausblasen 57,5%. Mit einer Verdünnung des Materials im Zerfaserer durch Eindringen von Wasser aus der Dichtung der Wellendurchführung kann gerechnet werden.
Wenn es auch günstigstenfalls ausreicht, bei der Herstellung poröser Faserplatten die Zerfaserung der Hackspäne mit einem Trockengehalt von 50% vorzunehmen, da diese Platten vor der Endtrocknung einen Trockengehalt von 40 bis 50% haben, muß der Trockengehali in der Regel doch erheblich höher sein, so daß die Hackspäne im Mahlspalt überhitzt werden und festbrennen können. Um diese Erscheinung sowie den Zusatz von Frischwasser zu vermeiden, wird erfindungsgemäß aus dem Rückwassersystem Flüssigkeit entnommen und während der Zerfaserungsstufe den Hackspänen zugeführt.
Ein erheblicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß es wärmewirtschaftlich günstiger ist, die in den Zerfaserer einzuspeisenden Hackspäne zu trockenen und nicht den aus ihm austretenden Stoff. Werden die Hackspäne vor dem Zerfasern gewaschen, so müssen die Späne von anhaftendem Wasser befreit werden, bevor sie einer Trocknung unterworfen werden. Solle:! vorgewärmte Hackspäne getrocknet werden, so muß dies mit überhitztem Dampf vorgenommen werden, damit die Temperatur der Hackspäne beim Einspeisen in den Zerfaserer aufrechterhalten werden kann.
Hackspäne mit einem Trockengehalt von 60% oder mehr lassen sich direkt mit Dampf vorwärmen und in den Zerfaserer einrpeisen. Jedoch ist es im allgemeinen vorteilhaft, durch Entwässerung den Trockengehalt der Späne nach Vorwärmung derart einzustellen, daß ein Trockengehalt von etwa 60% bei einer Temperatur von 1000C sichergestellt wird. Wenn die Hackspäne dann bei 165°C zerfasert werden, lassen sich 200 kg Rückwasser von 130°C und 120 kg Dichtungswasser von 65°C in dem Zerfaserer je t Mahlgut, in Trockengewicht gerechnet, zuführen und läßt sich dabei ein Enderzeugnis mit einem Trockengehalt von 67—68%, zugesetztes Rückwasser umgerechnet, bei einer Mahlgutkonzentration im Zerfaserer von etwa 55% erhalten.
Es ist wichtig, daß die Durchwärmung und Dämpfung der Hackspäne gründlich durchgeführt wird, weil hierdurch die Entwässerung erleichtert wird. Die Vorwärmung der Späne erfolgt am einfachsten dadurch, daß Dampf direkt durch eine zweckmäßig starke Spanschicht hindurchgeleitet wird. Hierbei muß der Dampf einen gewissen Gegendruck überwinden, der jedoch einige Meter Wassersäule nicht zu übersteigen braucht. Wird die Zerfaserung unter Druck vorgenommen, wird der Stoff über einen Schleuderabscheider (Zyklon) auf Atmosphärendruck ausgeblasen. Wenn hierbei der Dampf für Vorwärmung von Hackspänen ausgenutzt werden soll, muß er einen so hohen Druck haben, daß er den Widerstand in der Spanschicht überwindet. Dann kann man entweder den Schleuderabscheider unter einem geringeren Gegendruck arbeiten lassen oder auch den Damüf mittels eines Gebläses oder Kompressors durch die Spanschicht hindurchblasen.
Um die Bedeutung eines hohen Trockensubstanzgehaltes des hergestellten Stoffes zu beleuchten, sei angeführt, daß man bei einem Faserstoff mit 60% Trockengehalt etwa 300 kg Frischwasser je t Stoff, auf Trockengewicht gerechnet, der Stoffaufschwemmung zuführen kann, ohne daß ein Überschuß an Rückwasser entsteht. Hat der Stoff einen Trockengehalt von 65%, lassen sich sogar etwa 450 kg Wasser zusetzen,
ίο Bei Zerfaserung von Hackspänen in einer Dampfatmosphäre wird ein Teil der Holzsubstanz durch die dabei entstehende Hydrolyse ausgelöst. Die Menge an ausgelöster Substanz beruht im wesentlichen auf der Temperatur und läßt sich durch Zerfaserung bei mäßigen Temperaturen begrenzen. Man kann hierbei die Auslösung weiterhin dadurch begrenzen, daß man das pH des Mahlgutes bei der Zerfaserung erhöht. Dies kann zweckmäßig dadurch geschehen, daß man bei der Einspeisung der Späne basisch reagierende Stoffe, z. B.
Oxide, Hydrate oder Karbonate von Calcium zusetzt.
Die Menge dieser Zusätze wechselt mit den Holzsorten, ist aber in der Regel klein, etwa 1—2 kg CaO je t Mahlgut, auf Trockengewicht berechnet.
In ganz geschlossenen Rückwassersystemen bei z. B.
_>·> der Herstellung von Faserhartplatten wird die Konzentration ausgelöster Holzsubstanz in dem Rückwasser von derselben Größenordnung sein wie die prozentuale Auslösung aus dem Holz. Es ist deswegen wichtig, eine Auslösung von organischer Substanz so weit wie
JD möglich zu verhindern und dadurch ein Rückwasser mit einem geringstmöglichen Gehalt an löslichen Substanzen zu gewinnen.
Außer dem bereits genannten Vorteil, daß das Material nicht nach der Zerfaserung durch Wärmezu-
J) fuhr getrocknet werden muß, sondern vielmehr mechanisch vor der Zerfaserung entwässert wird, wodurch der Wasserüberschuß leicht entfernt werden kann, ohne daß Wärmeenergie eingesetzt werden muß, liegen weitere Vorteile der Erfindung darin, daß sich
•to eine erhebliche Einsparung an dem Zerfaserer zuzuführenden Frischdampf ergibt, falls der Zerfaserer unter Druck arbeitet. In vielen Fällen dürften etwa 50% Frischdampf einsparbar sein. Ferner läßt sich ein Stoff mit einem Trockengehalt bis zu 65 — 70% ohne Gefahr
■i) einer Faserüberhitzung im Mahlspalt herstellen. Hiebei ist der Trockengehalt des Stoffes ohne Berücksichtigung des zugeführten Rückwassers berechnet.
In Weiterbildung der Erfindung werden die vorerwärmten Hackschnitzel mechanisch entwässert. Gerade
r>o bei vorgewärmten Hackspänen wird der Wasseraustritt sehr erleichtert, wenn die mechanische Entwässerung durch Zusammenpressen vorgenommen wird. Dabei läßt sich ein höheres Raumgewicht ohne erhöhten Verdichtungsdruck erzielen. Um z. B. das Raumgewicht
τ> einer bestimmten Holzspansorte von 0,2 auf 0,7 zu erhöhen, muß für ungedämpfte Hackspäne ein Druck von 150 Bar angesetzt werden, während für gedämpfte Hackspäne ein Druck von 70 Bar ausreicht. Ferner entfällt bei der mechanischen Entwässerung ein
i.(i Trocknen der Hackspäne durch Wärmezufuhr und entstehen geringere Anlage- und Betriebskosten.
Die Entwässerung erfolgt in besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß die Hackspäne beim Einspeisen in die Zc-faserungsstufe gleichzeitig durch Kompression
ο') mechanisch entwässert werden. Auf diese Weise können die Hackspäne in der zum Zerfaserer führenden Förderschnecke entwässert werden.
Nach einem weiteren Merkmal werden die HacksDä-
ne auf eine Temperatur im Bereich zwischen 900C und 1000C vorgewärmt. Der beim Austragen des Materials aus dem Zerfaserer freiwerdende, abgeschiedene Dampf läßt sich wirksam für die Vorwärmung der Hackstücke auf etwa 1000C ausnutzen. Dadurch werden erhebliche Frischdampfmengen eingespart, die sonst dem Zerfaserer zuzuführen wären. Wenigstens die Hälfte des dem Zerfaserer zugeführten Frischdampfes läßt sich dadurch einsparen. Ferner wird die Entwässerung in der Förderschnecke durch Zusammenpressen bei einer Vorwärmung der Hackspäne auf rd. 100°C erheblich erleichtert.
In diesem Zusammenhang seien folgende Werte genannt: Besitzen die Hackspäne nach dem Zusammenpressen 50% Trockengehalt bei einer Temperatur von 100° C und werden sie dann bei 1650C zerfasert, so besitzt das zerfaserte Material einen Trockengehalt von 57 — 58%, falls kein Zusatzwasser eingedrungen ist. Beträgt unter denselben Bedingungen der Trockengehalt der Hackspäne 55%, erreicht der Trockengehalt des Stoffes 64—65%. Man hat sogar einen so hohen Trockenbestandteilwert beim Mahlgut im Zerfaserer erreicht, daß Rückwasser gemäß der Erfindung zur Einstellung der gewünschten Konzentration zugeführt werden muß.
Beim Dämpfen der Hackspäne werden wechselnde Mengen Dampf auf und in den Spänen auskondensiert, und hierdurch erhöht sich der Wassergehalt in den Spänen und damit die Bedeutung einer Auspressung von Wasser. Haben die Hackspäne z. B. einen Trockengehalt von 50%, sinkt dieser bei der Dämpfung auf etwa 45% und 410 kg Wasser je t Späne, als Trockensubstanz gerechnet, müssen ausgepreßt werden, damit der Trockengehalt von z. B. 55% erreicht werden soll, was sich beim Pressen von warmen gedämpften Spänen durchführen läßt.
Von der je t Späne ausgepreßten Menge von 410 kg Flüssigkeit sind 230 kg Dampfkondensat und 180 kg Holzfeuchtigkeit. Wird den Hackspänen dagegen Wasser vor der Vorwärmung abgepreßt, z. B. in solcher Menge, daß sich der Trockengehalt der Späne von 50 auf 60% erhöht, und werden diese danach mit Dampf auf 1000C vorgewärmt, erhalten sie einen Trockengehalt von etwa 55%, was im günstigsten Fall dem Stoff einen Endtrockengehalt von 64 — 65% geben kann. Die Menge ausgepreßten Holzwassers wird in diesem Fall etwa 330 kg je t Trockensubstanz der Späne, also ohne Berücksichtigung von Dampfkondensat. Eine teilweise Beseitigung des Holzwassers vor der Vorwärmung der Späne mit Dampf kann in gewissen Fällen vorteilhaft sein, weil das ausgepreßte Wasser einerseits wegen seiner geringen Menge und andererseits wegen seines geringen Verunreinigungsgrades leicht wieder zu verwenden oder unschädlich zu machen ist. Besonders wichtig wird die Wasserentfernung vor der Vorwärmung, wenn ein Waschen der Späne in dem Prozeßablauf enthalten ist. In diesem Fall können erhebliche Mengen Wasser über die Holzfeuchtigkeit hinaus den Spänen mitfolgen und können sich auf 250—350 kg Wasser je ι Spantrockensubstanz belaufen. Dann ist es zweckmäßig, zunächst die Späne einer Schleuder- oder eine Zusammenpreßbehandlung zu unterwerfen, um überschüssiges Wasser zu entfernen, bevor die Späne vorgewärmt und im Zusammenhang mit ihrer Einspeisung in dem /erfascrer erneut zusammengepreßt werden.
Bei einer Behandlung von sehr trockenen Hackspänen, /. B. mit einem Trockengehalt von '35 — 65% in der Spanwäsche, braucht nur anhaftendes Wasser entfernt zu werden; dies geschieht am einfachsten durch Schleudern.
Je nach den vorhandenen Bedingungen kann der Trockengehalt der Hackspäne in verschiedener Weise auf einen zweckmäßigen Wert von 50—70% und eine Spantemperatur von 1000C vor dem Einspeisen in dem Zerfaserer eingestellt werden. So können z. B. die Hackspäne vor ihrer Vorwärmung und Einspeisung in den Zerfaserer von Überschußwasser durch Schleudern oder Zusammenpressen befreit werden, oder auch kann Überschußwasser von den Spänen in der Weise entfernt werden, daß es teilweise vor der Vorwärmung und teilweise nach der Vorwärmung der Späne beseitigt wird, und schließlich kann Wasser lediglich durch Auspressen nach einer Vorwärmung vor oder gleichzeitig mit dem Einspeisen in den Zerfaserer entfernt werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird die dem Material während der Zerfaserung aus dem geschlossenen Rückwasserkreislauf zugeführte Flüssigkeit auf eine Temperatur zwischen 100°C und 17O0C vorgewärmt. Dies ist eine weitere Maßnahme, um einer Verdünnung des zugeführten Rückwassers mit im Zerfaserer kondensierenden Dampf entgegenzuwirken. So läßt sich eine gewisse Verdampfung des Rückwassers bei der Zerfaserung erzielen und die mit dem Material aus dem Zerfaserer austretende Rückwassermenge wird dadurch sogar kleiner als die zugesetzte Menge. Eine Vorwärmung des Rückwassers auf höhere Temperaturen, z. B. 200°C kann jedoch mit der Gefahr von Krustenbildungen verknüpft sein, so daß die Vorwärmung nicht weiter als etwa 1700C sein sollte.
Nach einem weiteren Merkmal wird das bei der mechanischen Entwässerung der Hackspäne anfallende Wasser zum Waschen der Hackspäne verwendet. Ferner kann das bei der mechanischen Entwässerung anfallende Wasser als Sprühwasser bei der Formung der Faserplatten verwendet v/erden. So muß nicht alles bei der Entwässerung anfallende Wasser abgeführt werden. Es kann auch der Wellendichtung des Zerfaserers zugeführt werden.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Übersichtszeichnung näher erläutert:
Die dargestellte Anlage zeigt: das Umwälzsystem für Sieb- oder Rückwasser und die Vorbehandlung der Hackspäne durch Dämpfen und anschließende Entwässerung durch mechanisches Auspressen in Zusammenhang mit der Einspeisung der Hackspäne in den Zerfaserer. Die Hackstücke werden mit einem Förderer zu einem Turm 2 geführt, wo sie mit Dampf gedämpft werden, der einem Schleuderabscheider (Zyklon) 12 entnommen und mittels eines Gebläses 13 und durch eine Leitung 3 dem Turm 2 zugeführt wird. Die warmen Hackspäne werden über einen Rost 4 und eine Ausspeisevorrichtung 5 einem Förderer 6 zugeführt, der die Späne zu einer Schraubenpresse 7 führt, wo der Trockengehalt der Späne durch Auspressen von Wasser auf einen vorgesehenen geeigneten Wert eingestellt wird. Die Späne werden dann durch einen Vorwärmer 35 und über einen Schraubenförderer 36 in einen Zerfaserer 8 eingespeist, der bei einer Temperatur von I65°C und unter einem Dampfdruck von 7 atü arbeitet Das aus den Hackspänen ausgepreßte Wasser wird durch eine Leitung 9 zu einer Spanwäsche usw wcggeleitct. Frischdampf wird dem Zerfascrcr durcli eine Leitung 10 zugeführt und gleichzeitig damit eine
bestimmte Menge Rückwasser aus einem Tank 19 durch eine Leitung 22 mittels einer Pumpe 20, nachdem es zuvor in einem Wärmeaustauscher 21 auf 130° C erwärmt worden ist. Der im Zerfaserer 8 fertig vermahlene Stoff wird durch eine Leitung 11 in den Schleuderabscheider (Zyklon) 12 eingeblasen, und in diesem frei werdender Dampf wird, wie schon erwähnt, in den Turm 2 geleitet. Der in dem Abscheider 12 abgetrennte Stoff wird über eine Förderschnecke 14 und ein Fallrohr 15 in einen Stoffkasten 16 gefördert, dem gleichzeitig Rückwasser aus dem Tank 19 mittels einer Pumpe 18 durch eine Leitung 17 zugeführt wird. Die fertige Stoffaufschwemmung wird mittels einer Pumpe 23 durch eine Leitung 24 auf das Sieb einer
Formmaschine 25 gepumpt. Aus dieser abrinnendes Sieb- oder Rückwasser wird in einem Kasten 26 gesammelt und in den Tank 19 geleitet. Der Naßbogen 27 wird in eine Presse 28 geführt und mechanisch auf 50% Trockengehalt entwässert und dann abschließend unter Wärme und Druck zu einem fertigen Enderzeugnis 29 getrocknet. Ausgepreßtes Rückwasser sammelt sich in dem Kasten 30 und gelangt von dort in einen Tank 31, aus dem es mittels einer Pumpe 32 durch eine Leitung 33 in den Sammeltank 19 gefördert wird. Durch eine Leitung 34 wird der Formmaschine eine begrenzte Menge Frischwasser oder ausgepreßtes Wasser als Spritzwasser zugeführt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 544/244

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von Faserplatten, bei dem Hackspäne in einer Atmosphäre aus gesättigtem Dampf unter Überdruck zerfasert, anschließend Dampf abgeschieden und das Material in einer Flüssigkeit aufgeschwemmt wird, worauf es einer Formstation zugeführt, dort unter mechanischer Entwässerung geformt und schließlich die Faserplatten unter Wärme und Druck getrocknet werden, wobei der Trockengehalt des Materials vor Bildung der Aufschwemmung erhöht und die bei der mechanischen Entwässerung der Faserplatten anfallende Flüssigkeit in einem geschlossenen Rückwasserkreislauf zur Aufschwemmung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der nach dem Zerfasern abgeschiedene Dampf zum Vorwärmen der Hackspäne verwendet wird, die Hackspäne vor dem Zerfasern auf einen Trockengehalt von mindestens 50% entwässert werden und daß ein Teil der Flüssigkeit aus dem geschlossenen Rückwasserkreislauf dem Material während der Zerfaserung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorerwärmten Hackschnitzel mechanisch entwässert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hackspäne beim Einspeisen in die Zerfaserungsstufe gleichzeitig durch Kompression mechanisch entwässert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hackspäne auf eine Temperatur im Bereich zwischen 90°C und 100°C vorgewärmt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Material während der Zerfaserung aus dem geschlossenen Rückwasserkreislauf zugeführte Flüssigkeit auf eine Temperatur zwischen 1000C und i 70°C vorgewärmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der mechanischen Entwässerung der Hackspäne anfallende Wasser zum Waschen der Hackspäne verwendet (5 wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der mechanischen Entwässerung anfallende Wasser als Sprühwasser bei der Formung der Faserplatten verwendet w wird.
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