DE4235374A1 - Herstellungsverfahren von mdf - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Druckverlaufs bei der stetigen Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF).

MDF ist ein Tafelprodukt auf Holzbasis, das in den letzten Jahren in einem wachsenden Ausmaß verwendet worden ist. Der Begriff MDF soll hier als Faserplatte verstanden werden, die mit wechselnder Dichte gemäß dem sogenannten Trockenverfahren hergestellt wird. MDF wird aus Holzfaser hergestellt, die in bekannter Art und Weise getrocknet, verleimt, geformt und in einer Heißpresse gepreßt wird. Die ausgebildete Faserplatte ist fast ohne Ausnahme eine sogenannte Einschichtplatte, d. h. sie hat einen im wesentlichen homogenen Aufbau mit gleichmäßiger Faserverteilung, gleicher Feuchte und gleicher Größenaddition über die Dicke.

Es kann zum Vergleich erwähnt werden, daß eine Spanplatte, die auf eine gleiche Weise hergestellt wird, jetzt ohne Ausnahme aus einer sogenannten Dreischichtplatte aufgebaut ist, d. h. sie weist eine Mittelschicht mit groben Teilchen und zwei Oberflächenschichten mit feinen Teilchen auf. (Es existiert sogar eine Fünfschichtplatte.) Diese Schichten werden getrennt hergestellt, und deshalb wird die Möglichkeit angewendet, einen unterschiedlichen Feuchtigkeits- und Leimgehalt in den Schichten auszuwählen. Dies bietet auch die Möglichkeit, mit dem Dichtequerschnitt (der die Dichte in einem Querschnitt der hergestellten Platte zeigt) in einer Weise umzugehen, die ganz verschieden von der Weise ist, die bei einer Einschichtplatte für MDF angewandt wird.

Bei der Herstellung von MDF wird, wie bereits erwähnt, eine homogene Fasermatte ausgebildet, die vorgepreßt und möglicherweise vorerhitzt ist vor ihrer Zuführung in die Heißpresse, wo das Pressen bei gesteuertem Oberflächendruck und/oder -dicke bei einer Temperatur von 150-200°C stattfindet, wenn übliche Harn-Formaldehyd- Leime verwendet werden. (Auch andere Leime werden verwendet, insbesondere bei hohen Plattendichten.)

Der grundlegende technologische Arbeitsablauf in der Presse geht in bekannter Weise wie folgt vonstatten.

Die kalte massige Matte, die häufig eine Dicke von etwa zehnmal die Endplattendicke hat, wird schnell in kaltem Zustand zu einer annähernd gleichen Dichte zusammengepreßt. Die Wärme von den Heißpressenteilen beginnt unmittelbar, die Oberflächenschichten der Matte anzuwärmen. Die Oberflächenfasern werden beim Anwärmen weicher und sind leichter zusammenzupressen als die Fasern näher zur Mattenmitte, die noch kalt sind. Dies ergibt bei aufrechterhaltenem Oberflächendruck in einer Oberfläche eine Schicht mit einer höheren Dichte als in den kälteren Teilen. Wenn die Temperatur in der Oberflächenschicht 100°C oder unmittelbar darüber erreicht, wandelt sich die Feuchtigkeit in dieser Schicht in Dampf, der sich nach innen zum Mattenzentrum bewegt, wo er wieder in Berührung mit den kalten Fasern kondensiert. Gleichzeitig erhärtet die Oberflächenschicht (wenn Harn-Formaldehyd-Leime verwendet werden). Während des ständigen Pressens bewegt sich die Grenzschicht, wo der Dampf erzeugt wird und Härten stattfindet, nach und nach einwärts zum Mattenzentrum. Wenn die Grenzschichten von den beiden Oberflächen auf das Zentrum treffen, beginnt ein kleiner Betrag an Dampf von den Mattenkanten herauszulaufen, und die Matte wird schnell ganz durchgehärtet.

Die Art und Weise, in der während dieses Verlaufs die Dicke ver­ ringert wird oder der Druckverlauf stattfindet, hat einen beherrschenden Einfluß auf den Dichtequerschnitt der Platte. Bei der Spanplattenherstellung konnten die Schwächen in den Steuermöglichkeiten der Presse für dasselbe Ausmaß durch Manipulieren der verschiedenen Schichten kompensiert werden, aber bei der Herstellung von MDF sind die Anforderungen an die Presse, den gewünschten Dichtequerschnitt herbeizuführen, höher.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Preßverlaufs bei der Herstellung von MDF in einem stufenlosem Pressen, so daß der gewünschte Dichtequerschnitt und deshalb die gewünschten Platteneigenschaften erzielt werden.

Von den Anforderungen an das Produkt, die durch MDF erfüllt werden, kann besonders erwähnt werden:

• - Hohe innere Haftfestigkeit.
  Dies verlangt eine sehr geringe Dichte im Innern der Platte.
• - Hohe Biegefestigkeit.
  Dies verlangt eine hohe Dichte in einer Schicht dicht an der in Frage kommenden Plattenoberfläche.
• - Geringe Durchschnittsdichte.
  Dies verlangt einen Dichtequerschnitt ähnlich einem I-Träger.
• - Gute Tünchanstrich-Fähigkeit.
  Dies verlangt eine dichte Oberfläche, d. h. hohe Oberflächendichte.

Eine weitere wirtschaftliche Anforderung an die fertiggestellte Platte beim Verlassen der Presse besteht vor dem Endschleifen darin, die infolge des Vorhärtens entstehende poröse Oberflächenschicht auf ein Minimum zurückzuführen.

Für Stufenpressen ist ein hochentwickeltes Steuersystem zum Steuern des Pressen- und Dickenverlaufs während des Pressens entwickelt worden, so daß der gewünschte Dichtequerschnitt erreicht werden kann.

Stufenlose Pressen sind ursprünglich für Spanplatten entwickelt worden und sind deshalb nicht ideal für die Herstellung von MDF hinsichtlich der Möglichkeit, den Dichtequerschnitt zu steuern.

Es existieren stufenlose Pressen auf zwei Arten:

• - Walzenpressen, wo die Platte über eine breite Walze gebildet wird, gegen die sie durch einen Randstahlstreifen gepreßt wird, und mit einigen individuellen Walzenspalten, und
• - Doppelriemenpressen, wo die Platte eben zwischen zwei endlosen Riemen gepreßt wird, die gegen Heizplatten abgestützt sind.

Die Heizplatten sind in mehrere Temperaturbereiche unterteilt, die jedoch nur eine geringe Wirkung auf den Preßverlauf haben.

Diese stufenlose Pressen haben beträchtliche Beschränkungen zum Erreichen der verlangten Dichtequerschnitte.

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, in einer stufenlosen Presse ein Verfahren zur Pressensteuerung vorzusehen, das in einer anpassungsfähigen Art entwickelt ist, so daß die obigen Anforderungen erfüllt werden. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung werden aus den angefügten Ansprüchen sichtbar.

Die Erfindung wird im folgenden ausführlicher mit bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch den Durchgang der Fasermatte durch eine stufenlose Doppelriemenpresse;

Fig. 2 zeigt den Druckwechsel während des Preßverlaufs;

Fig. 3 zeigt, wie die Dicke der Fasermatte sich während des Preßverlaufs ändert;

Fig. 4 zeigt einen typischen Dichtequerschnitt für eine Faserplatte, die auf eine übliche Art in einer stufenlosen Presse hergestellt ist;

Fig. 5 zeigt einen typischen Dichtequerschnitt für eine Faserplatte gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine stufenlose Presse in der Gestalt einer Doppel­ riemenpresse dargestellt, die einen oberen endlosen Riemen 1, der über zwei obere Rollen 2, 3 läuft, und einen unteren endlosen Riemen 4 aufweist, der über zwei untere Rollen 5, 6 läuft. (Die Erfindung kann auch auf eine Walzenpresse mit den Beschränkungen angewendet werden, die für solch eine Presse gelten.) Die beiden Riemen 1 bzw. 4 werden zwischen den Rollen von einer oberen Heizplatte 7 bzw. einer unteren Heizplatte 8 gestützt. Mehrere Verfahren sind bekannt, um die Reibung zwischen Riemen und Heizplatten zu verringern, z. B. Öl und Rollelemente. Die Fasermatte 9 passiert zwischen den beiden Riemen 1, 4 und wird dabei zusammengepreßt und gleichzeitig erwärmt. Infolge der Unterteilung der Heizplatte 7, 8 in mehrere Bereiche entlang der Presse kann der Druck und der Abstand zwischen den Riemen 1, 4 reguliert werden.

Beim Durchgang durch die stufenlose Presse passiert ein vorgegebener Mattenabschnitt durch die Presse bei gleichbleibender Geschwindigkeit und verläßt die Presse an der Abwurfstelle als eine fertiggestellte Platte. Der Zeitablauf ist deshalb äquivalent mit der Lage in der Presse. Während des ersten und längsten Teils des Pressens zur Enddicke kann der Dichtequerschnitt manipuliert werden (Abstand A in Fig. 1). Wenn die Enddicke erreicht worden ist (was normalerweise stattfinden sollte, wenn die Temperatur in der Mitte der Matte etwa 100°C erreicht hat), findet das ganz durchgehende Endhärten und Stabilisieren der Platte statt (Ab­ stand B in Fig. 1).

Die Lage in der Presse während des Abstands A wird im folgenden von 0 bis 100% spezifiziert, wo 0% die Lage im Einlaß bezeichnet, wo die erste Mattenkompression stattfindet, und 100% die Lage bezeichnet, wo die Enddicke erreicht ist. Die Mattendicke wird in Prozent der Enddicke ausgedrückt. Der Oberflächendruck wird in Prozent des maximalen Oberflächendruckes ausgedrückt, der in der Größe von 50 bar sein kann.

Ein typischer Preßverlauf wird aus Fig. 1-3 sichtbar.

Während des Zeitabschnitts A1 wird die Matte mit niedrigem Druck zusammengepreßt, wobei eingeschlossene Luft herausgepreßt wird. Das Zusammenpressen findet auf die schnellstmögliche Art auf etwa 150-200% der Enddicke statt, ohne Schäden an der Matte zu verursachen. Die Länge des Zeitabschnitts wird so kurz wie möglich gehalten und ist geringer als 15% von A, vorzugsweise 3-15%. Hierdurch wird das Vorhärten auf ein Minimum zurückgeführt, und die Beträge der vorgehärteten Oberflächenschicht sind so gering wie 0,1-0,4 mm Dicke.

Während des Zeitabschnitts A2 wird der Oberflächendruck schnell auf den Maximaldruck beim Pressen vergrößert, und dieser Druck wird auf einem im wesentlichen gleichmäßigen Pegel während des Zeitabschnitts A3 aufrechterhalten. Diese maximale Preßkraft ist vorzugsweise 60-100% des Maximaldruckes der Presse. Dem Zeitabschnitt A3 wird eine Länge von 3-20% von A vorgegeben, so daß eine zweckmäßige Dicke der Oberflächenschicht mit hoher Dichte erzielt wird. Die Fasermatte wird dadurch auf 105-120% der Enddicke zusammengepreßt, während die Drucksteuerung angewendet wird.

Während des Zeitabschnitts A4 wird die Lagesteuerung wegen der 105-120% Dicke angewendet, und nach und nach wird die Endlage von 100% am Ende des Zeitabschnitts erreicht. Während des Zeitabschnitts kann eine Zwischenlage für eine zusätzliche Änderung des Dichtequerschnitts gewählt werden. Hierdurch kann eine gewünschte relativ gleichmäßige Dichte im Innern der Platte erzielt werden.

Innerhalb des Rahmens der Erfindung können Änderungen auftreten. Drucksteuerung kann z. B. gegen Lagesteuerung im Zeitabschnitt A3 ausgetauscht werden, wenn die Zusammenpreßbarkeit der Matte bekannt ist, in welchem Fall die Lage fein eingestellt wird, so daß ein ähnlicher Druck wie oben erzielt wird. In einer entsprechenden Weise kann umgekehrt die Lagesteuerung gegen eine Drucksteuerung während wenigstens eines Teils des Zeitabschnitts A4 ausgetauscht werden. In Fig. 3 ist mit strichpunktierten Linien dargestellt, wie die Dicke sich in Reaktion auf die Steuerung während des Zeit­ abschnitts A4 ändern kann. Während des ersten Teils des Zeit­ abschnitts A4 wird Drucksteuerung angewandt, und während des verbleibenden Teils des Zeitabschnitts wird Lagesteuerung angewandt. Das abschließende Zusammenpressen kann so in eine Anzahl von Steigungen mit unterschiedlichem Zusammenpreßgrad unterteilt werden.

Weitere Unterschiede können in Abhängigkeit von der Temperatur der ankommenden Stahlriemen auftreten und wie sich die Temperatur in den Hitzebereichen der Presse verändert.

Der in Fig. 4 dargestellte Dichtequerschnitt ist der eine, der normalerweise bei der Herstellung des MDF mit stufenlosen Pressen erzielt wird. Solch eine Platte hat eine solide Härteschicht, eine relativ geringe Oberflächendichte trotz einer hohen Durchschnittsdichte und eine annehhmbare Kerndichte bei hoher Durchschnittsdichte.

Der in Fig. 5 dargestellte Dichtequerschnitt ist typisch für eine gemäß der Erfindung hergestellte Platte. Sie hat eine geringere Härteschicht, eine bessere Oberflächenschicht trotz einer geringeren Durchschnittsdichte, dünne Schichten mit hoher Dichte, gleichmäßige Dichte im Innern der Platte und niedrige Kerndichte.

Die Erfindung ist darin von großem Vorteil, daß die Härteschicht verringert ist. Bei der Herstellung von nominell 19 mm MDF-Platte ist eine Verringerung von 0,4-0,5 mm je Seite gemessen worden. Hierdurch werden deshalb etwa 4-5% an Holz, Leim, Schleif- und Transportenergie, Trocknungsenergie usw. gespart, was eine wesentliche Ersparnis bedeutet.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausgestaltungen beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der Erfindungsidee geändert werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Steuern des Preßverlaufs bei der Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF) in einer stufenlosen Presse, wo das Fasermaterial in der Gestalt einer Platte zur Enddicke zusammengepreßt und bei einer Temperatur von 150-200°C gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte bei niedrigem Druck auf 150-200% der Enddicke während einer Zeit zusammengepreßt wird, die 3-15% der gesamten Kompressionszeit ist,
daß der Druck danach auf einen Maximaldruck zum Zusammenpressen der Fasermatte auf 105-120% der Enddicke während einer Zeit vergrößert wird, die 3-20% der gesamten Kompressionszeit ist, und
daß der Druck danach abgesenkt wird, so daß das abschließende Zusammenpressen nach und nach während der verbleibenden Kom­ pressionszeit ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die maximale Druckkraft 30-50 bar beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß während des Zeitabschnitts, wenn der Maximaldruck zum Zu­ sammenpressen der Fasermatte angewendet wird, eine Drucksteuerung des Druckverlaufs angewendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Enddruck durch Verwenden einer Lagesteuerung ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Enddruck sowohl Drucksteuerung als auch Lagesteuerung angewendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Enddruck in eine Anzahl von Steigungen unterteilt wird.