EP1017550A1 - Verfahren zum beleimen von fasern - Google Patents

Verfahren zum beleimen von fasern

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EP1017550A1
EP1017550A1 EP98954176A EP98954176A EP1017550A1 EP 1017550 A1 EP1017550 A1 EP 1017550A1 EP 98954176 A EP98954176 A EP 98954176A EP 98954176 A EP98954176 A EP 98954176A EP 1017550 A1 EP1017550 A1 EP 1017550A1
Authority
EP
European Patent Office
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fibers
fiber
tower
glue
gluing
Prior art date
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Granted
Application number
EP98954176A
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English (en)
French (fr)
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EP1017550B1 (de
Inventor
Andreas Michanickl
Christian Boehme
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1017550A1 publication Critical patent/EP1017550A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1017550B1 publication Critical patent/EP1017550B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/0263—Mixing the material with binding agent by spraying the agent on the falling material, e.g. with the material sliding along an inclined surface, using rotating elements or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/0227—Mixing the material with binding agent using rotating stirrers, e.g. the agent being fed through the shaft of the stirrer
    • B27N1/0254—Mixing the material with binding agent using rotating stirrers, e.g. the agent being fed through the shaft of the stirrer with means for spraying the agent on the material before it is introduced in the mixer

Definitions

  • the invention relates to a method for gluing fibers, in which the glue is applied to fibers with a fiber moisture below 100% and in which fiber agglomerates that are present after gluing are then dissolved again.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method and a method for controlling the gluing of fibers.
  • fibers are used to refer to all lignocellulose-containing fibers which are used in particular for the production of wood-based materials.
  • Typical fibers are those that are produced from wood chips or from annual plants, from palms or grasses according to the RMP (Refiner Mechanical Pulping), TMP (Thermomechanical Pulping) or CTMP (Chemo-Thermomechanical Pulping) process, but also by chemical ones Wood pulp produced fibers are included here.
  • the glued fibers can preferably be used for the production of wood-based materials - they are particularly suitable for the production of fiberboard.
  • a typical, but far from the only example is the use of glued ligocellulosic fibers for the production of MDF boards (medium density fibreboards).
  • Fibers used in the manufacture of wood-based materials are made from wood-soaked wood chips. Before gluing, the fibers must be dried to a fiber moisture (water mass based on absolutely dry fiber mass) below 100%, preferably between 1 and 10 V, to ensure permanent gluing and to prevent so-called steam bursts, these are cracks and disturbances in the fiber structure of the Wood material that is created by steam bubbles that are created during gluing.
  • a fiber moisture water mass based on absolutely dry fiber mass
  • fibers with a fiber moisture are subsequently designated below 100%. However, it is particularly preferred to use fibers with a fiber moisture content of between 1 and 10%.
  • glue based on the absolutely dry fiber mass, is added to the fiber mass.
  • Various synthetic resins are used as glues, frequently for example phenol-formaldehyde, mela- in-formaldehyde or, if no waterproof gluing is required, urea-formaldehyde.
  • glue is used to refer to all natural glues and synthetic resins that are applied to lignocellulose-containing fibers in order to produce wood-based materials.
  • So-called "blow-line” gluing is carried out today in the production of medium-density fiberboard (MDF). Fibers are mixed with the glue in the so-called “blow line” immediately after they have been produced in the refiner at high temperatures and high pressure. The gluing takes place by injecting the glue into the blow line.
  • the blow line is located between the refiner and a fiber dryer. Due to the pressure difference between the refiner and the fiber dryer, the still moist and very hot fibers shoot through the blow line at a speed of 200 to over 450 m / s. The resulting turbulence in the blow line causes the injected glue to mix with the fibers and thereby glue to the fibers. This happens in a fraction of a second.
  • the glued fibers reach the fiber dryer at the end of the blow line. There they are dried to the desired moisture level and then pressed into sheet materials or molded parts.
  • the glue partially hardens during the drying process or diffuses into the fibers and is then no longer available for connecting fibers.
  • fiber moisture means water mass in relation to absolutely dry fiber mass
  • a fiber moisture is dried down by 10%.
  • the hardening glue no longer contributes to fiber binding. It is, so to speak, lost. It is assumed that about 20% of the glue used is no longer reactive after drying. Because glue is more expensive than fiber, this loss is a significant cost factor.
  • Chip mixers were used for the dry gluing of fibers, which are used for gluing wood chips in particle board production.
  • the construction of such mixers comprises a rotatable cylinder, which is usually arranged horizontally and is penetrated by a central shaft. The shaft is provided with outlet openings for the glue. If necessary, funds for the chips are attached in the cylinder or on the shaft. The energy consumption of chip mixers is considerable.
  • Dry gluing is particularly unsuccessful due to the poor glue distribution and the formation of fiber agglomerates. These cause a non-uniform surface of the fiberboard and a heterogeneous structure in the bulk density of the board. The raw density fluctuations caused by the fiber agglomerates can lead to damage to the press plates of modern continuous press systems.
  • the object described above is achieved in that the fiber agglomerates are swirled in a fiber / air stream, so that the fiber agglomerates are dissolved again by swirling. So far, all measures attempting to glue fibers with a fiber moisture content below 100% have been aimed at designing the gluing in such a way that no fiber agglomerates are formed. The method according to the invention also strives for this, but furthermore separates between the steps of gluing the fibers and dissolving fiber. ragglomerates.
  • the manner in which the fibers are fed to the gluing and subsequently to the dissolving of the fiber agglomerates can be designed as desired.
  • Mechanical transport of the fibers for example by screw conveyors, is conceivable.
  • fiber / air stream is particularly preferred.
  • This type of transport is particularly inexpensive and easy to implement.
  • Elaborate funding is not required and the fiber / air flow is easy to control.
  • air means above all ambient air, but this term also includes all other gases which can be used to transport the fibers and, if appropriate, also to treat the fibers.
  • a preferred embodiment of the method provides that the fibers are dried before gluing.
  • the moisture content of the fibers is preferably set to values below 20% or below 10%, depending on the production requirements subsequent to the gluing, also dried below 5% to below 1% moisture content. When drying, it is already taken into account, if necessary, that moisture is again applied to the fiber by applying glue.
  • the fiber agglomerates are preferably dissolved in that the fibers and the fiber agglomerates, which are conveyed in a fiber / air stream, are placed in a turbulent, detached, intensely vortex-laden flow.
  • the eddies created in turbulent flow exert shear forces on the fibers and fiber agglomerates, which are dimensioned such that the fiber agglomerates are broken down into individual fibers again, but the fiber itself remains undamaged. Since the glue adheres to the fiber surface more firmly than the fibers to one another, even the individual fibers still have a uniform glue.
  • a refiner runs, for example, with a plate spacing of more than 0.2 mm, preferably more than 1.0 mm. With this opening width, no grinding takes place, but the fiber / air flow is between the two the plates of the Refmers completely in turbulent, detached, eddy flow.
  • Refiners and mills are known as devices with extremely high energy consumption and therefore, for reasons of cost, there are concerns about the additional use of such plant parts, which are already used to manufacture the fibers themselves. However, these concerns can be refuted by the fact that the refiners or mills should not do any grinding work here. The devices are idle, so to speak. The energy consumption for dissolving the fiber agglomerates is therefore extremely low, so that hardly any additional costs arise from the use of these devices.
  • a rotor or propeller which is arranged at the outlet of the device for gluing fibers or in the subsequent line of the fiber / air flow, can accelerate and / or swirl the fiber / air flow sufficiently so that existing fiber agglomerates are dissolved again.
  • the fibers can be processed further immediately after gluing and dissolving the fiber agglomerates.
  • intermediate stores can also be arranged in order to collect the fibers before gluing or after the fiber agglomerates have dissolved. mine before they are fed to gluing or production.
  • fibers in the blow line are glued at speeds of over 200 m / s to over 450 m / s and then dried. It is obvious that both because of the imponderables of the drying process and because of the only approximately adjustable conditions of the gluing itself, an excess of glue must always be provided, which causes considerable costs. It is therefore regarded as a particular advantage of the method according to the invention that it is possible to glue fibers at low speeds because the glue additive can be metered precisely and economically.
  • the speed of the fibers during gluing is in any case below 150 m / s, preferably below 50 m / s. Falling speeds in the range between 0.1 and 10 m / s are particularly preferred. At such low falling speeds, which can be adjusted by appropriately controlling the fiber / air flow, there is sufficient time to optimally glue the fibers.
  • the fibers sink in a fiber / air stream at a natural falling speed following gravity.
  • Another advantageous embodiment of the method according to the invention is also related to the low speed of the fibers during gluing.
  • the climate, in particular temperature and air humidity, in the vicinity of the fibers can be set according to the invention in such a way as is most advantageous for applying the glue and, for example, for preventing the glue from hardening. This too Measure therefore contributes to the economic use of glue.
  • Temperature and air humidity as critical parameters for the ambient climate can easily be set, for example, by adding tempered air with a given air humidity.
  • the gluing can be carried out in the presence of inert or protective gases, for example when the presence of oxygen is not suitable for the glue.
  • the device for gluing fibers with a fiber moisture content of less than 100% comprises a tower which has a filling opening and a discharge as well as means for applying glue and a device for dissolving fiber aggregates which is arranged at the discharge of the tower.
  • the means for applying glue are arranged in the tower or in the wall of the tower.
  • the tower is of any cross-section, but preferably cylindrical.
  • the filling opening and the discharge are each attached to opposite ends of the tower, preferably in the area of the end faces.
  • the filling opening can be designed as a simple opening for introducing the fibers into the tower, but it can also be designed as a closable opening or as a lock, for example then if the fiber mass to be introduced into the tower is to be controlled by opening or closing the filling opening or if defined climatic conditions in the tower are to be observed.
  • the discharge can be designed in the same way as the filling opening as an opening to which, for example, a pipe is connected, as a closable opening or as a lock.
  • the device for dissolving fiber agglomerates either adjoins the discharge directly or is connected to the discharge by a connecting line, for example a pipe.
  • the fibers enter the tower through the filling opening.
  • the tower is preferably vertical with respect to the longitudinal axis of the tower, but it can also be arranged obliquely or even horizontally.
  • the fibers are mechanically or, which is preferred, introduced into the tower in a fiber / air stream and conveyed through the tower. With the tower standing vertically, it is particularly advantageous that the fibers, following gravity, can sink through the gluing zone in the tower without additional energy input, in which the gluing is carried out.
  • the tower has proven to be particularly suitable for carrying out the gluing because it has a sufficiently large volume to enable a throughput that can, for example, supply a fiberboard production.
  • a tower is easy to erect and can easily accommodate all the means for gluing, supplying air or swirling the fibers, which may be necessary to carry out the method.
  • the device for dissolving fiber agglomerates which has already been described in more detail above, is arranged on the discharge of the tower. After gluing, the fibers, in particular if a refiner or a mill is arranged at the discharge from the tower, are attracted by the suction generated by the rotor in the refiner or in the mill when the fiber / air flow is accelerating. Special subsidies between tower and refiner or mill are therefore usually not mandatory.
  • the means for gluing which are attached in or on the tower, are preferably designed as nozzles which are connected to a storage container via feed lines.
  • Nozzles are ideal for atomizing the glue and applying it to the surface of the numerous fibers that are conveyed through the tower.
  • the nozzles can be arranged in the wall of the tower.
  • the tower and the nozzles for the glue are to be coordinated so that the nozzles do not spray the glue onto the opposite wall of the tower, but on the other hand, the complete gluing of the fibers is guaranteed.
  • the arrangement of the nozzles can be chosen freely, it can be defined in a circular, spiral or other suitable manner.
  • the area of the tower in which the nozzles for gluing the fibers are attached is called the gluing zone.
  • the glue can be injected either pneumatically in the air flow or airlessly by spraying with static pressure.
  • means for introducing air or other gases are arranged in the tower or in the wall of the tower.
  • the means for introducing air or other gases are the mouths of corresponding supply lines.
  • these means for introducing air or other gases are preferably also designed as nozzles.
  • the nozzles are either distributed in the glue zone and / or outside the glue zone. They can be used for various purposes.
  • the air can be cooled, warmed, humidified or dried so that the climate in the tower, in particular in and after the glueing zone, can be adjusted via the means for introducing air.
  • air As already described above, mostly air be introduced into the tower. However, if an inert gas or protective gas atmosphere is required for special applications, this can be achieved at any time using the means for introducing gases. It is also possible in this way to introduce gaseous reaction components which are intended to interact with the glue into the tower. Additives that are important for the finished wood-based product, such as fungicides, can also be introduced here.
  • means for swirling and / or conveying fibers can be arranged in the tower or on the wall of the tower.
  • These means can be designed as baffles, rotors, baffles or the like. Since the conveying speed and the intermingling of the fibers are decisive for the quality and uniformity of the gluing, the arrangement of such means for intermingling is a measure which generally improves the result of the gluing significantly.
  • the means described above for gluing, for introducing air and for swirling and / or conveying fibers are preferably attached to or in the wall of the tower. This is structurally simpler and also less expensive from the point of view of maintenance than inserting such means into the interior of the tower. However, if there are reasons for arranging these means in the tower, for example space reasons, this is readily possible. It is particularly preferred that the means described above for gluing, for introducing air and for swirling and / or conveying fibers are designed to be adjustable. If nozzles are used, they should be adjustable so that the spray cones can still be optimally aligned even after installation, so that blind spots are avoided. It may also be necessary to make changes to the setting if the throughput of fibers in the tower changes or if other glues are processed. The spray cone of the nozzles and the flow rate should also be off be variable for the reasons mentioned.
  • the tower for carrying out the method according to the invention is preferably arranged vertically, with a filling opening at the top and a discharge at the lower end of the tower. With this arrangement, gravity is used to convey the fibers in the fiber / air flow and thus the energy expenditure is minimized.
  • the tower is cylindrical or approximately cylindrical.
  • the tower is conical at least in sections.
  • the tower should be conical in order to increase the speed of the fiber / air flow by reducing the cross-section, so that the formation of eddies and turbulence is supported.
  • the means for dissolving fiber agglomerates are preferably designed as refiners or mills. These known system parts have in common that they have at least one rotor, ie a fast rotating component.
  • the geometry of the refiner or the mill ensures that a fiber / air flow is carried out on a defined conveying path is moved from the filling opening through the gluing zone to the discharge and through the refiner or the mill, is set in a defined manner into a turbulent flow which is subject to eddies, without causing mechanical damage to the fibers.
  • the fiber agglomerates are also dissolved very gently because additional air is torn into the fiber / air flow when the vortices and turbulence are generated.
  • the fiber agglomerates are dissolved by swirling in the fiber / air flow.
  • the eddy, turbulent flow is preferably achieved by accelerating the fiber / air flow.
  • a comparatively small increase in the speed of the fiber / air flow by approximately 25% is sufficient, provided the fiber / air flow is swirled as much as possible when accelerating.
  • a greater increase in speed for example by approximately 50%, 100% or 200% or above, is equally suitable for eliminating fiber agglomerates by swirling in the fiber / air stream. It is advantageous that it is sufficient to briefly swirl the fiber / air flow. Seconds or fractions of a second of swirling are enough to break the fiber agglomerates back into glued single fibers.
  • Fiber agglomerates formed during gluing are both removed by swirling when the fiber / air flow is accelerated and swirled from a speed of approx. 10 m / s during gluing to approx. 25 m / s. The same effect is also achieved by accelerating the fiber / air flow to approx. 160 m / s without the fibers being damaged. Fiber agglomerates, which were created by gluing at a speed of approx. 150 m / s, are broken down again by accelerating the fiber / air flow to approx. 200 m / s without damaging the fibers.
  • the performance of the means for dissolving fiber agglomerates is adjustable. As already described above, only a low drive power is required in order to set the fiber / air flow as completely as possible in turbulence, but it may be necessary to adapt the performance of the refiners, mills or propellers or rotors in the event of fluctuations in throughput is.
  • a particularly preferred development of the invention provides that the fiber / air stream is passed into or through a classifier after the fiber agglomerates have dissolved, in which excess air is separated from the fiber / air stream, which was absorbed when the turbulence was generated.
  • the excess air is preferably circulated through lines which are arranged between the classifier and the means for introducing air and other gases. It is obvious that it is possible to simply discharge excess air into the environment, but it is advantageous, partly because of the more favorable energy balance, to at least partially close the circuit. In particular, if not air but other gases are added to the tower, the closed circuit is recommended to save cleaning systems that would otherwise have to be installed when excess air is discharged into the environment.
  • the device for gluing fibers are in or on the lines that between the classifier and the means for introducing Air is arranged in the tower, means are attached with which the temperature and / or humidity of the excess air can be adjusted before it is fed back to the tower. If necessary, cleaning devices can also be used which remove undesirable substances from the air flow to be circulated.
  • the aforementioned means for setting temperature and / or humidity, that is cooling or. Heating devices or air humidifiers or dehumidifiers are particularly advantageous if the climate in the gluing zone or in the tower as a whole is controlled according to certain specifications.
  • a method for controlling the application of glue to the fibers in which, depending on the fiber mass to be glued and / or of the proportion of glue to be applied per fiber mass, the means for applying glue are adjusted individually, in groups or overall so that they introduce a predetermined proportion of glue per unit of time or per unit of weight based on the fiber mass to be glued into the tower.
  • the method proposed here it is possible to influence the application of glue to the fibers and to control the reaction conditions accordingly in detail. As a result, the use of glue and energy can be optimized and the uniformity of the glue application to the fibers can be specifically improved.
  • An improved glue application is also achieved in that the means for introducing air or other gases into the tower are adjusted so that a given swirling and / or a given path or a given speed of the fiber / air flow is maintained.
  • the consistency of the glue to be applied to the fibers as a function of the air humidity in the tower. Since the moisture content of the fibers is a critical parameter with regard to pressing, and since additional moisture is applied to the fibers by applying the glue, a precise adjustment of the consistency of the glue means an improved adjustment of the glued fibers to the pressing.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device for gluing fibers in longitudinal section.
  • FIG. 2 a-d a cross section through the gluing zone of a device according to FIG. 1;
  • FIG. 2e shows a longitudinal section through the gluing zone of a device according to FIG. 1;
  • Fig. 4 is a schematic representation of a fiber entry into a device for gluing fibers.
  • a tower 4 is the core of the device 2.
  • the tower 4 is made of stainless steel and, if necessary, coated on the inside with Teflon or a comparable material with an anti-adhesive effect. The coating prevents the glued fibers from adhering to the wall 6 of the tower.
  • the tower 4 is about 10 m high and has a diameter of about 1.5; it is essentially cylindrical.
  • Glue application nozzles 8, the spray cones of which are adjustable, are let into the wall 6 of the tower 4.
  • the glue application nozzles 8 are connected to a glue reservoir 12 via a feed line 10.
  • 4 air nozzles 14 are let into the wall 6 of the tower.
  • the air nozzles 14 also have adjustable spray cones. The air sprayed in through the air nozzles 14 is supplied via feed lines 16.
  • a simple fill opening 18 is attached, which is neither closable nor changeable in its passage.
  • Other embodiments of the filling opening for example openings with an adjustable diameter or locks or the like can be used if required.
  • Fibers with a fiber moisture content below 100% are introduced into the tower 4 through the filling opening 18. The fibers are preferably fed either from a storage container or from a dryer.
  • a discharge 20 is arranged on the opposite end face of the tower 4.
  • the discharge 20 connects the tower 4 to a refiner 22.
  • the walls 24 of the discharge 22 are conical towards the refiner 20.
  • the discharge 20 opens approximately in the center of the refiner disks 26.
  • the conical discharge 20 brings about a significant increase in the flow velocity due to the narrowing of the cross-section and thereby promotes the formation of turbulence and produces an intensive swirling of the fiber / air flow due to the acceleration.
  • the refiner 22 has two profiled disks 26, one of which is stationary (stator) and one disk is rotating at approximately 4,000 revolutions per minute (rotor).
  • the disks are spaced approximately 1.5 mm apart. At this disc distance, the rotor runs roughly at idle; it does not do any grinding work because the passage between the stator and rotor is too large.
  • the refiner 22 creates turbulence that leads to the dissolution of fiber agglomerates.
  • the refiner 22 is also made of stainless steel and optionally coated, for example with Teflon, so that the glued fibers do not adhere to the disks 26 or other parts of the refiner 22
  • CL CD to P- P » PO Tl N Mi ⁇ ⁇ 0 O 0 Dt )
  • CL d IN - P 1 N ⁇ X 0 £ F CD € po O er
  • the glue zone "B" is the area of the tower 4 in which glue application nozzles 8 are embedded in the wall 6 of the tower.
  • the fibers are sprayed in the glue zone "B” with approx. 10 to 20% glue based on the absolutely dry fiber mass.
  • the glue is sprayed in finely divided and is almost completely deposited on the surface of the fibers.
  • the air nozzles 14, which are arranged between the glue application nozzles 8 in the glueing zone "B", are oriented such that they align the fiber / air flow so that the fibers are exposed to the spray cone of the glue application nozzles 8 as evenly as possible.
  • the spray cone of the air nozzles 14 can also be oriented counter to the main direction of movement of the fiber / air flow.
  • Gluing the fibers with the device described here already minimizes the formation of unwanted fiber agglomerates.
  • Previously known methods for dry gluing of fibers use chip mixers with a relatively small volume and mechanical conveying devices which are well suited for gluing chips, but which cannot be used at all for gluing fibers. Fibers have completely different dimensions, a much higher surface area per unit of weight and accordingly a lower bulk density, but no significant stiffness.
  • the fiber agglomerates which still form despite the improved glue application, are dissolved again in a subsequent process step.
  • the fiber / air stream with the fiber agglomerates contained therein is fed to the discharge 20 and from there to the refiner 22.
  • the discharge 20 is conical and the cross section tapering towards the refiner 22 causes a steady increase in the speed of the fiber / air flow and thus an increase in turbulence and turbulence in the fiber / air flow.
  • the speed of the fiber / air flow is increased to approx. 50 m / s and the fiber / air flow is completely set in turbulence.
  • the fiber agglomerates dissolve in the turbulence of the detached, eddy flow without the fibers being damaged.
  • the disc spacing of the discs 26 of the refiner 22 is dimensioned at approximately 1.5 mm so that the glued fibers are not ground.
  • the speed of the rotor and the distance between the disks are approximate. The particular settings are chosen by the person skilled in the art so that the desired success, the dissolution of the fiber agglomerates, is achieved with the least possible use of energy.
  • the glued, now isolated fibers are fed in the fiber / air stream from the refiner 22 to the sifter 28. Excess air that was sucked in when the turbulence was generated is separated again.
  • the classifier like the system parts already described (tower 4, refiner 22), is made of stainless steel and optionally coated. The same applies to the lines through which the fiber / air flow is led.
  • the classifier 28 is a component known per se for separating excess gas or air quantities.
  • the excess air is at least partially returned to the tower 4 through lines 16.
  • the fibers are either conveyed by the sifter 28 into a storage container or transported to a forming station, which forms, for example, plate blanks, which are pressed into fiber plates or molded parts in a subsequent press.
  • the air nozzles 18 can not only be used, for example, to control the fiber / air flow or to swirl the fibers, they can also be used — all in groups or individually — for spraying in gases, which affect the reactivity of fibers or glue, optionally the sprayed-in gas can also be a component of the glue.
  • Means for swirling the fibers are not shown in the tower 4 in FIG. 1. However, it should be pointed out that such means, for example baffles, baffles or the like, can be fitted in the tower 4 or on the walls 6 of the tower 4 in order to ensure optimal guidance of the fiber / air flow.
  • the glue application is advantageously controlled in such a way that the sprayed-in amount of glue is dosed in each case depending on the fiber mass entered in the tower 4.
  • the throughput of the glue application nozzles 8 is increased or decreased, depending on the mass of the fibers to be glued per unit of time.
  • the method according to the invention offers the possibility of specifying the climate in the tower 4, in particular temperature and / or air humidity, so as to specifically influence the fiber moisture.
  • over-dried fibers can be re-moistened from the filling opening 18 up to the entry into the glue zone "B" by spraying in moist air, or insufficiently dried fibers can be further dried by spraying in dry air.
  • the premature curing of glue or the penetration of glue into the fibers can be prevented by setting a defined temperature and air humidity in the glue zone. Temperatures of approx. 20 to 80 C, but usually approx.
  • the excess liquid taken up during the glue application can be at least partially removed again by drying by spraying dry air through the air nozzles 14 which are arranged between the gluing zone "B" and the discharge 20.
  • Such a climate profile is easily set according to the invention by arranging air nozzles 14 and glue application nozzles 8, by detecting fiber mass entered in the tower 4 and possibly the fiber moisture, and by controlling the nozzles 8 and 14 depending on the fiber mass and moisture. It is also advantageous to additionally record the temperature of the fibers when entering them in the tower 4 and to set the temperature and, if appropriate, the air humidity in the tower 4 as a function of the temperature of the fibers and the fiber moisture. It is particularly preferred if the climate in the tower 4 is set before, in and after the gluing zone "B" in each case depending on the state of the unglued or glued fibers.
  • ⁇ d rt Mi d d ⁇ CQ to g P P- P- ⁇ P CO P- ri d tr CQ P CL ⁇ DJ P C
  • the glue zone “B” is flared and tapers from the end of the glue zone “B” to the discharge 20.
  • Such a construction is expensive, but combines the advantages of the tower shapes described in FIGS. 3a and 3b.
  • the dimensions of the tower 4 can vary widely, in each case depending on the shape of the tower, on the fiber throughput per unit of time and on the requirements with regard to the climate profile to be set. Construction heights of approx. 5 to 25 m and diameters of 0.75, preferably approx. 3.5 m to 6 m, can easily prove to be expedient.
  • FIG. 4 shows the upper section 32 of a tower 4 with an alternative embodiment of a filling opening 19.
  • the cross section of the upper section 32 widens from the filling opening 19 to the tower 4 in the shape of a truncated cone.
  • a distribution cone 34 is arranged in this upper section 32, so that the fiber / air flow introduced through the filling opening 19 is distributed in a circular manner and entered into the tower 4.
  • a perforated screen 36 is attached in the tower 4. It covers the cross section of the tower 4.
  • the hole width is between approximately 0.5 and 5 cm, preferably between approximately 0.8 and 3 cm.
  • a drive 38 for a distribution device 40 is fastened in or under the distribution cone 34.
  • the rotating distribution device 40 here designed as a doctor blade 42 with a plurality of arms, distributes the fiber / air flow introduced via the filling opening 19 and the upper section 32 of the tower 4 over the entire cross section of the tower. The fibers thus fall evenly distributed over a large cross section in the tower 4 in the gluing zone.

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Description

Verfahren zum Beleimen von Fasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beleimen von Fasern, bei dem der Leim auf Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% aufgetragen wird und bei dem anschließend Faseragglomerate, die nach dem Beleimen vorhanden sind, wieder aufgelöst werden. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Verfahren zum Steuern der Belei- mung von Fasern.
Mit Fasern werden nachfolgend alle lignocellulosehaltigen Fasern bezeichnet, die insbesondere zur Herstellung von Holzwerkstoffen eingesetzt werden. Typische Fasern sind solche, die aus Holzhackschnitzeln oder aus Einj ahrespflanzen, aus Palmen oder Gräsern nach dem RMP- (Refiner Mechanical Pulping) , TMP- (Thermomechanical Pulping) oder CTMP-Verfahren (Chemo- Thermomechanical Pulping) erzeugt werden, aber auch durch chemischen Holzaufschluß erzeugte Fasern sind hier einbezogen. Die beleimten Fasern können vorzugsweise zur Herstellung von Holzwerkstoffen eingesetzt werden,- sie sind vor allem zur Fertigung von Faserplatten geeignet. Ein typisches, aber bei weitem nicht das einzige Beispiel ist der Einsatz beleimter li- gnocellulosischer Fasern zum Herstellen von MDF-Platten (mitteldichte Faserplatten) .
Fasern, die zur Herstellung von Holzwerkstoffen verwendet werden, werden aus flüssigkeitsgetränkten Hackschnitzeln hergestellt. Vor dem Verleimen müssen die Fasern auf eine Faserfeuchte (Wassermasse bezogen auf absolut trockene Fasermasse) unter 100 %, vorzugsweise zwischen 1 und 10V getrocknet werden, um eine dauerhafte Verleimung sicherzustellen, und um sogenannte Dampfplatzer zu verhindern, dies sind Risse und Störungen im Fasergefüge des Holzwerkstoffes, die durch Dampf- blasen entstehen, die während des Verleimens erzeugt werden. Als "trockene Fasern" im Gegensatz zu den flüssigkeitsgetränkten Fasern, die nach dem Zerfasern von Hackschnitzeln vorliegen, werden nachfolgend also Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% bezeichnet. Besonders bevorzugt handelt es sich jedoch um Fasern mit einer Faserfeuchte zwischen 1 und 10%.
Zum Herstellen von Holzwerkstoffen aus Fasern wird der Fasermasse zwischen 5 und 30 % Leim bezogen auf die absolut trockene Fasermasse zugesetzt. Als Leime werden verschiedene Kunstharze eingesetzt, häufig zum Beispiel Phenol-Formaldehyd, Me- la in-Formaldehyd oder, wenn keine wasserfeste Verleimung erforderlich ist, Harnstoff-Formaldehyd. Als Leim werden nachfolgend alle natürlichen Leime und Kunstharze bezeichnet, die auf lignocellulosehaltige Fasern aufgebracht werden, um Holz- werkstoffe herzustellen.
Bei der Erzeugung von Mitteldichten Faserplatten (MDF) wird heute eine sogenannte "Blow-Line" -Beleimung vorgenommen. Dabei werden Fasern unmittelbar nach ihrer Herstellung im Refiner bei hohen Temperaturen und hohem Druck in der sogenannten "Blow-Line" mit dem Leim vermischt. Die Beleimung findet durch Eindüsen des Leims in die Blow-Line statt. Die Blow-Line befindet sich zwischen dem Refiner und einem Fasertrockner. Aufgrund des Druckunterschiedes zwischen Refiner und Fasertrockner schießen die noch feuchten und sehr heißen Fasern mit einer Geschwindigkeit von 200 bis über 450 m/s durch die Blow- Line. Durch die dabei entstehenden Turbulenzen in der Blow- Line findet die Vermischung des eingedüsten Leims mit den Fasern und dadurch die Beleimung der Fasern statt. Dieser Vorgang vollzieht sich in Bruchteilen von Sekunden. Die beleimten Fasern gelangen am Ende der Blow-Line in den Fasertrockner. Dort werden sie auf die gewünschte Feuchte getrocknet und anschließend zu Plattenwerkstoffen oder Formteilen verpreßt.
Diese Art der Beleimung wird heute in jedem MDF-Werk angewendet. Sie ist technisch einfach durchzuführen, birgt jedoch zwei bedeutende Nachteile in sich. Zum einen wird bei der Trocknung der Fasern Formaldehyd aus dem Leim auf der Faseroberfläche freigesetzt . Dieses gelangt mit der Trocknerabluft in die Atmosphäre. Daher sind aufwendige Installationen wie zum Beispiel Abluftwäscher, Elektrofilter und dergleichen zur Reinigung der Trocknerabluft von MDF-Fasertrocknern erforderlich bzw. werden von den jeweiligen Genehmigungsbehörden vorgeschrieben. Abluf -Reinigungsanlagen sind in der Anschaffung und im Betrieb sehr kostenintensiv.
Zum anderen härtet der Leim beim Trocknungsprozeß teilweise schon aus oder diffundiert in die Fasern hinein und steht dann nicht mehr zum Verbinden von Fasern zur Verfügung. In der Regel wird von einer Faserfeuchte (Faserfeuchte bedeutet Wassermasse bezogen auf absolut trockene Fasermasse) von über 100% auf eine Faserfeuchte um 10% heruntergetrocknet. Der dabei aushärtende Leim trägt nicht mehr zur Faserbindung bei . Er ist sozusagen verloren. Man geht davon aus, daß ca. 20% des eingesetzten Leimes nach der Trocknung nicht mehr reaktiv sind. Da Leim teuerer ist als Fasern, stellt dieser Verlust einen bedeutenden Kostenfaktor dar.
Alternativ zur vorstehend beschriebenen Naßbeleimung wurde verschiedenlich auch die Trockenbeleimung von MDF-Fasern großtechnisch mit Leimmischern aus der Spanplattenindustrie versucht . Zur Trockenbeleimung von Fasern wurden Spänemischer eingesetzt, die zum Beleimen von Holzspänen in der Spanplattenproduktion Verwendung finden. Der Aufbau solcher Mischer umfaßt einen meist liegend angeordneten drehbaren Zylinder, der von einer zentralen Welle durchsetzt ist. Die Welle ist mit Austrittsöffnungen für den Leim versehen. Gegebenenfalls sind Fördermittel für die Späne im Zylinder oder an der Welle angebracht. Der Energieverbrauch von Spänemischern ist dabei erheblich.
Weitere Verfahren zur Trockenbeleimung sind in der US-Patentschrift 2,658,847 sowie der DD-Patentschrift 78 881 beschrieben. Die Fasern werden jeweils vor dem Leimauftrag vereinzelt, der Leim wird durch Sprühen aufgetragen und die Fasern werden ohne weitere Behandlung direkt zu Holzwerkstoffen verarbeitet. Dabei wird versucht, die Bildung von Faseragglomeraten nach Möglichkeit zu verhindern, doch kann dies -wie sich in der Praxis gezeigt hat- nicht vollständig vermieden werden.
In der deutschen Offenlegungsschrift 1 653 223 wird vorgeschlagen, die trocken beleimten Fasern vor der Weiterverarbeitung durch Zupfwalzen wieder zu vereinzeln. Dieses Verfahren hat sind jedoch nicht bewährt, weil die beleimten Fasern die Zupfwalzen zusetzen und weil die Zupfwalzen die Fasern nicht nur vereinzeln sondern durch den ausgeübten mechanischen Druck auch erneut Faseragglomerate erzeugen.
Die Trockenbeleimung ist vor allem an der schlechten Leimverteilung und an der Bildung von Faseragglomeraten gescheiter . Diese verursachen eine uneinheitliche Oberfläche der Faserplatte und einen heterogenen Aufbau in der Rohdichte der Platte. Die durch die Faseragglomerate verursachten Rohdichteschwankungen können zu Schäden an den Pressblechen moderner kontinuierlicher Preßanlagen führen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Beleimen von Fasern vorzuschlagen, bei dem der Einsatz von Leim minimiert wird. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen, mit der Fasern mit möglichst geringem Leim- und Energieeinsatz optimal beleimt werden. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern des Leimauftrags vorzuschlagen, mit dem die Beleimung unter optimierten Bedingungen erfolgt .
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird gelöst, dadurch daß die Faseragglomerate in einem Faser/Luf strom verwirbelt werden, so daß die Faseragglomerate durch Verwirbeln wieder aufgelöst werden. Bisher richteten sich alle Maßnahmen, mit denen versucht wurde, Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% zu beleimen, darauf, das Beleimen so zu gestalten, daß keine Faseragglomerate entstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren strebt dies auch an, trennt darüber hinaus jedoch zwischen den Schritten des Beleimens der Fasern und des Auflösens von Fase- ragglomeraten .
Es hat sich -entgegen den Vorurteilen der Fachleute- herausgestellt, daß die gleichmäßige Beleimung der verhältnismäßig trockenen Fasern gewährleistet ist, und daß die Faseragglomerate ohne Beschädigung der Fasern, also auch ohne Verlust an Faserfestigkeit wieder aufgelöst werden können. Mit dem Verfahren nach dem Hauptanspruch ist es insbesondere möglich, trockene Fasern, also Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100%, vorzugsweise zwischen 10 und 1% Faserfeuchte zu beleimen und beim Beleimen entstandene Faseragglomerate wieder aufzulösen, indem die Faseragglomerate in einem Faser/Luftstrom durch Verwirbeln wieder aufgelöst werden. Der besondere Vorteil dieser Maßnahmen liegt darin, daß die trockenen, beleimten Fasern nach dem Auflösen etwa vorhandener Faseragglomerate unmittelbar einer Produktion von Holzwerkstoffen zugeführt werden können. Leimverluste, die durch das Aushärten von Leim beim Trocknen von Fasern verursacht werden, werden hier vermieden.
Die Art und Weise, wie die Fasern der Beleimung und nachfolgend dem Auflösen der Faseragglomerate zugeführt werden, kann beliebig gestaltet werden. Es ist ein mechanischer Transport der Fasern, beispielsweise durch Schneckenförderer, vorstellbar. Besonders bevorzugt wird jedoch, daß die Fasern in einem Luftstrom, nachfolgend als Faser/Luftstrom bezeichnet, gefördert werden. Diese Art des Transportes ist besonders kostengünstig und einfach zu realisieren. Aufwendige Fördermittel entfallen und der Faser/Luftström ist einfach zu steuern. Mit Luft ist im Zusammenhang dieser Beschreibung vor allem Umgebungsluft gemeint, doch schließt diese Bezeichnung auch alle anderen Gase ein, die zum Transport der Fasern und gegebenenfalls auch zum Behandeln der Fasern einsetzbar sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Fasern vor dem Beleimen getrocknet werden. Dabei wird der Feuchtegehalt der Fasern vorzugsweise auf Werte unter 20% oder unter 10%, je nach den Erfordernissen der Produktion, die sich an die Beleimung anschließt, auch unter 5% bis unter 1% Feuchtegehalt getrocknet. Bei der Trocknung wird gegebenenfalls bereits berücksichtigt, daß durch das Auftragen von Leim erneut Feuchtigkeit auf die Faser aufgebracht wird.
Das Auflösen von Faseragglomeraten geschieht bevorzugt dadurch, daß die Fasern und die Faseragglomerate, die in einem Faser/Luftstrom gefördert werden, in eine turbulente, abgelöste, intensiv wirbelbehaf ete Strömung versetzt werden. Die bei turbulenter Strömung entstehenden Wirbel üben Scherkräfte auf die Fasern und Faseragglomerate aus, die so bemessen sind, daß die Faseragglomerate wieder in einzelne Fasern zerlegt werden, daß aber die Faser selbst unbeschädigt bleibt. Da der Leim auf der Faseroberfläche fester haftet als die Fasern aneinander, weisen auch die vereinzelten Fasern nach wie vor eine gleichmäßige Beleimung auf. Durch das Auflösen von Faseragglomeraten nach dem Beleimen wird erreicht, daß der von den Verarbeitern gewünschte, besonders homogene und gleichmäßig beleimte Faserstoff bereitgestellt wird, der insbesondere Voraussetzung für eine gleichmäßige und störungsfreie Produktion von Faserplatten ist.
Zum Erzeugen turbulenter Strömung, in der Faseragglomerate aufgelöst werden, eignen sich besonders Anlagenteile, die aus der Span- und Faserherstellung bzw. -bearbeitung an sich schon bekannt sind. Refiner, Defibratoren oder Mühlen werden erfindungsgemäß so betrieben, daß entgegen dem ursprünglichen Verwendungszweck die Fasern und Faseragglomerate beim Passieren des Refinders oder der Mühle nicht mechanisch bearbeitet werden, zum Beispiel auf einen höheren Mahlgrad gemahlen werden, sondern lediglich in turbulenter Strömung verwirbelt und dabei vereinzelt, also "geflufft" werden.
Ein Refiner läuft beim Auflösen von Faseragglomeraten beispielsweise mit einem Plattenabstand von über 0,2 mm, vorzugsweise von über 1,0 mm. Bei dieser Öffnungsweite findet keine Mahlung statt, aber der Faser/Luftstrom wird zwischen den bei- den Platten des Refmers vollständig m turbulente, abgelöste, wirbelbehaftete Strömung versetzt. Refiner und Mühlen sind als Geräte mit außerordentlich hohem Energieverbrauch bekannt und deswegen bestehen an sich aus Kostengründen Bedenken gegen den erneuten, zusätzlichen Einsatz solcher Anlagenteile, die ja auch schon zum Herstellen der Fasern selbst verwendet werden. Diese Bedenken lassen sich jedoch dadurch widerlegen, daß die Refiner bzw. Mühlen hier keine Mahlarbeit ausüben sollen. Die Geräte laufen sozusagen im Leerlauf. Der Energieverbrauch zum Auflösen der Faseragglomerate ist also denkbar gering, so daß durch den Einsatz dieser Geräte kaum zusätzliche Kosten entstehen.
Je nach Belastung und Größe der Produktionsanlagen können auch einfachere Vorrichtungen zum Verwirbeln des Faser/Luftstroms eingesetzt werden. Ein Rotor oder Propeller, der am Ausgang der Vorrichtung zum Beleimen von Fasern oder in der anschließenden Leitung des Faser/Luftstroms angeordnet ist, kann den Faser/Luftstrom ausreichend beschleunigen und/oder verwirbeln, so daß vorhandenen Faseragglomerate wieder aufgelöst werden.
Es ist ohne weiteres denkbar, Fasern mit hoher Faserfeuchte auf die vorstehend beschriebene Weise zu beleimen und ggf. wieder zu vereinzeln, um sie anschließend zu trocknen und wei- terzuverarbeiten. Es wird edoch besonders bevorzugt, bereits getrocknete Fasern zu beleimen und diese nach dem Auflösen von Faseragglomeraten unmittelbar einer Formstation zum Herstellen von Holzwerkstoffen zuzuführen. Gerade diese Abfolge von Verfahrensschritten gewährleistet einen ökonomischen Einsatz von Energie und Leim, so daß gegenüber der konventionellen Abfolge von Verfahrensschritten erhebliche Kosteneinsparungen erreicht werden.
Die Fasern können unmittelbar nach dem Beleimen und dem Auflösen der Faseragglomerate weiterverarbeitet werden. Es können aber auch Zwischenlager angeordnet sein, um die Fasern vor dem Beleimen oder nach dem Auflösen der Faseragglomerate zu sam- mein, bevor sie dem Beleimen bzw. der Produktion zugeführt werden .
Wie schon ausgeführt, werden Fasern in der Blow-Line bei Geschwindigkeiten von über 200 m/s bis über 450 m/s beleimt und anschließend getrocknet. Es liegt auf der Hand, daß sowohl wegen der Unwägbarkeiten des Trockenprozesses als auch wegen der nur ungefähr einstellbaren Bedingungen des Beleimens selbst stets ein Überschuß an Leim vorzusehen ist, was erhebliche Kosten verursacht. Es wird deshalb als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens angesehen, daß es möglich ist, Fasern bei niedrigen Geschwindigkeiten zu beleimen, weil so der Leimzusatz genau und sparsam dosiert werden kann. Die Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen beträgt jedenfalls unter 150 m/s, vorzugsweise unter 50 m/s. Besonders bevorzugt werden Fallgeschwindigkeiten im Bereich zwischen 0,1 und 10 m/s. Bei derart niedrigen Fallgeschwindigkeiten, die durch entsprechendes Steuern des Faser/Luf stroms einstellbar sind, verbleibt ausreichend Zeit, die Fasern optimal zu beleimen.
Es wird als besonders vorteilhaft beurteilt, wenn die Fasern in einem Faser/Luftstrom mit natürlicher Fallgeschwindigkeit der Gravitation folgend sinken. Es kann aber auch angebracht sein, die Fasern einem gewisse Gegenstrom auszusetzen oder sie beispielsweise auf einem spiralförmigen Weg durch die Beleim- zone zu führen, um die Verweilzeit in der Beleimzone zu erhöhen oder um Fasern nach dem Beleimen für die Weiterverarbeitung zu konditionieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt ebenfalls mit der niedrigen Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen zusammen. Während des Beleimens kann erfindungsgemäß das Klima, insbesondere Temperatur und Luft- feuchte, in der Umgebung der Fasern so eingestellt werden, wie es zum Auftragen des Leims und beispielsweise zur Verhinderung des Aushärtens des Leims am vorteilhaftesten ist. Auch diese Maßnahme trägt also zum ökonomischen Einsatz von Leim bei. Temperatur und Luftfeuchte als kritische Parameter für das Umgebungsklima lassen sich beispielsweise durch Zusetzen temperierter Luft mit vorgegebener Luf feuchte einfach einstellen.
Falls erforderlich kann das Beleimen in Gegenwart von inerten oder Schutzgasen erfolgen, beispielsweise dann, wenn die Anwesenheit von Sauerstoff für den Leim unzuträglich ist.
Bedingt durch die niedrigere Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen ist es möglich, den Feuchtegehalt der Fasern während des Beleimens und/oder des Auflösens der Faseragglomerate innerhalb gewisser Grenzen gezielt einzustellen. So ist es beispielsweise möglich, übertrocknete Fasern geringfügig zu befeuchten oder Fasern, die durch Auftragen eines zu wasserhaltigen Leims einen zu hohen Feuchtegehalt aufweisen, durch Trocknen wieder optimal für die weitere Verarbeitung einzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in der nachstehend beschriebenen Vorrichtung besonders einfach und kostengünstig durchführen. Die Vorrichtung zum Beleimen von Fasern mit einer Faserfeuchte von unter 100% umfaßt in der einfachsten Ausgestaltung einen Turm, der eine Einfüllöffnung und einen Austrag aufweist sowie Mittel zum Auftragen von Leim und eine Vorrichtung zum Auflösen von Faseraggregaten, die am Austrag des Turms angeordnet ist. Die Mittel zum Aufbringen von Leim sind im Turm oder in der Wand des Turms angeordnet .
Der Turm ist von beliebigem Querschnitt, vorzugsweise aber zylindrisch geformt. Die Einfüllöffnung und der Austrag sind jeweils an entgegengesetzten Enden des Turms angebracht, vorzugsweise im Bereich der Stirnseiten. Die Einfüllöffnung kann als einfache Öffnung zum Einbringen der Fasern in den Turm ausgebildet sein, sie kann aber auch als verschließbare Öffnung oder als Schleuse ausgebildet sein, beispielsweise dann, wenn durch Öffnen oder Schließen der Einfüllöffnung die in den Turm einzubringende Fasermasse gesteuert werden soll oder wenn definierte Klimaverhältnisse im Turm einzuhalten sind. Der Austrag kann in gleicher Weise wie die Einfüllöffnung als Öffnung, an die beispielsweise ein Rohr anschließt, als verschließbare Öffnung oder als Schleuse ausgebildet sein. Die Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten schließt sich entweder unmittelbar an den Austrag an oder sie ist durch eine Verbindungsleitung, zum Beispiel ein Rohr, mit dem Austrag verbunden .
Durch die Einfüllöffnung gelangen die Fasern in den Turm. Der Turm steht, bezogen auf die Längsachse des Turms, vorzugsweise senkrecht, er kann aber auch schräg oder sogar waagerecht angeordnet sein. Die Fasern werden mechanisch oder -was bevorzugt wird- in einem Faser/Luftstrom in den Turm eingetragen und durch den Turm hindurch gefördert . Bei senkrecht stehendem Turm ist es besonders vorteilhaft, daß die Fasern, der Schwerkraft folgend, ohne zusätzlichen Energieeinsatz durch eine Beleimzone, in der die Beleimung durchgeführt wird, in dem Turm hindurchsinken können. Der Turm hat sich als besonders geeignet erwiesen, um das Beleimen durchzuführen, weil er ein ausreichend großes Volumen aufweist, um einen Durchsatz zu ermöglichen, der beispielsweise eine Faserplattenproduktion versorgen kann. Außerdem ist ein Turm einfach zu errichten und kann ohne weiteres sämtliche Mittel zum Beleimen, zum Zuführen von Luft oder zum Verwirbeln der Fasern aufnehmen, die gegebenenfalls zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind.
Die Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten, die vorstehend bereits näher beschrieben wurde, ist am Austrag des Turms angeordnet. Nach dem Beleimen werden die Fasern, insbesondere, wenn ein Refiner oder eine Mühle am Austrag des Turms angeordnet ist, durch den Sog, der von dem Rotor im Refiner oder in der Mühle beim Beschleunigen des Fa- ser/Luftstro s erzeugt wird, angezogen. Besondere Fördermittel zwischen Turm und Refiner oder Mühle sind daher in der Regel nicht erforderlich.
Die Mittel zum Beleimen, die im oder am Turm angebracht sind, sind bevorzugt als Düsen ausgebildet, die über Zuführleitungen mit einem Vorratsbehälter verbunden sind. Düsen eignen sich bestens, um den Leim fein zu zerstäuben und so auf die Oberfläche der zahlreichen Fasern aufzubringen, die durch den Turm gefördert werden. Die Düsen können in der einfachsten, kostengünstigsten und damit vorteilhaftesten Ausführungsform in der Wand des Turms angeordnet werden. Der Turm und die Düsen für den Leim sind so aufeinander abzustimmen, daß die Düsen den Leim nicht bis auf die gegenüberliegende Wand des Turms sprühen, aber daß andererseits auch das vollständige Beleimen der Fasern gewährleistet ist. Die Anordnung der Düsen kann frei gewählt werden, sie kann kreisringförmig, spiralig oder in anderer, geeigneter Weise festgelegt werden. Der Bereich des Turms, in dem die Düsen zum Beleimen der Fasern angebracht sind, wird als Beleimzone bezeichnet. Das Eindüsen des Leims kann entweder pneumatisch im Luftstrom erfolgen oder luftlos durch Verdüsen mittels statischem Drucks.
Neben den Mitteln zum Beleimen sind gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen in dem Turm oder in der Wand des Turms angeordnet. Die Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen sind im einfachsten Fall die Mündungen entsprechender Zuführleitungen. Bevorzugt sind diese Mittel zum Einbringen von Luft oder von anderen Gasen jedoch auch als Düsen ausgebildet. Die Düsen sind entweder verteilt in der Beleimzone und/oder außerhalb der Beleimzone angeordnet. Sie können zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden. Mittels Einbringen von Luft kann zum Beispiel der Verlauf des Faser/Luftstroms und/oder die Geschwindigkeit der Fasern geleitet und beeinflußt werden. Die Luft kann gekühlt, gewärmt, befeuchtet oder getrocknet sein, so daß über die Mittel zum Einbringen von Luft das Klima im Turm, insbesondere in und nach der Beleimzone eingestellt werden kann. Wie schon vorstehend beschrieben, wird meist Luft in den Turm eingeleitet werden. Sollte jedoch für besondere Anwendungszwecke eine Inertgas- oder Schutzgasatmosphäre erforderlich sein, so kann dies mit Hilfe der Mittel zum Einbringen von Gasen jederzeit realisiert werden. Es ist ebenfalls möglich, gasförmige Reaktionskomponenten, die mit dem Leim zusammenwirken sollen, auf diese Weise in den Turm einzubringen. Aber auch Additive, die für das fertige Holzwerkstoffprodukt von Bedeutung sind, wie zum Beispiel Fungizide, können hier bereits eingebracht werden.
Schließlich können im Turm oder an der Wand des Turms Mittel zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern angeordnet sein. Diese Mittel können als Leitbleche, Rotoren, Schikanen oder dergleichen ausgebildet sein. Da die Fördergeschwindigkeit und die Verwirbelung der Fasern für die Qualität und Gleichmäßigkeit der Beleimung ausschlaggebend ist, ist das Anordnen solcher Mittel zum Verwirbeln eine Maßnahme, die das Ergebnis der Beleimung in der Regel signifikant verbessert.
Die vorstehend beschriebenen Mittel zum Beleimen, zum Einbringen von Luft und zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern sind vorzugsweise an bzw. in der Wand des Turms angebracht. Dies ist konstruktiv einfacher und auch unter dem Gesichtspunkt der Instandhaltung günstiger als das Einsetzen solcher Mittel in das Innere des Turms. Falls jedoch Gründe dafür sprechen, diese Mittel im Turm anzuordnen, beispielsweise Platzgründe, so ist dies ohne weiteres möglich. Es wird besonders bevorzugt, daß die vorstehend beschriebenen Mittel zum Beleimen, zum Einbringen von Luft und zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern verstellbar ausgebildet sind. Falls Düsen verwendet werden, so sollten diese verstellbar sein, um auch nach dem Einbau noch ein optimales Ausrichten der Sprühkegel vornehmen zu können, so daß tote Winkel vermieden werden. Außerdem kann es erforderlich sein, Änderungen der Einstellung vorzunehmen, wenn sich der Durchsatz von Fasern im Turm ändert oder wenn andere Leime verarbeitet werden. Auch der Sprühkegel der Düsen und die Durchsatzmenge sollten aus den genannten Gründen variabel sein.
Der Turm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise senkrecht angeordnet, mit obenliegender Einfüll - Öffnung und einem Austrag am unteren Ende des Turms. Mit dieser Anordnung wird die Schwerkraft zum Fördern der Fasern in dem Faser/Luftström genutzt und somit der Energieaufwand minimiert . Je nach Anordnung und Ausrichtung der vorhandenen Produktionsanlagen kann es aber erforderlich sein, den Turm schräg oder liegend, also waagerecht anzuordnen. Steht der Turm nicht senkrecht, dann ist dafür Sorge zu tragen, daß der Faser/Luftstrom in etwa in der Mitte des Turms verläuft. Ablagerungen an den Wänden müssen nach Möglichkeit vermieden werden, um ein "Zuwachsen" des Turms zu verhindern. Durch entsprechende Anordnung von Düsen läßt sich dies jedoch auf einfache Weise verwirklichen.
In der einfachsten Ausführungsform ist der Turm zylindrisch oder annähernd zylindrisch. Es wird aber bevorzugt, daß der Turm mindestens abschnittsweise konisch ausgebildet ist. Insbesondere im Bereich des Austrags nach der Beleimzone sollte der Turm konisch ausgebildet sein, um durch die Querschnittsverminderung eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Fa- ser/Luf stroms zu bewirken, damit die Ausbildung von Wirbeln und Turbulenzen unterstützt wird. Es ist aber auch möglich, den Turm insgesamt konisch auszubilden oder zwei Kegelstümpfe so zu einem Turm zusammenzusetzen, daß der maximale Querschnitt des Turms zwischen Einfüllöffnung und Austrag liegt. Mit der Form des Turms kann die Verwirbelung und die Fördergeschwindigkeit der Fasern wirksam beeinflußt werden.
Die Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten sind vorzugsweise als Refiner oder Mühle ausgebildet. Diesen an sich bekannten Anlagenteilen ist gemeinsam, daß sie mindestens einen Rotor, also ein schnell drehendes Bauteil aufweisen. Durch die Geometrie des Refiners bzw. der Mühle ist gewährleistet, daß ein Faser/Luftstrom, der auf einer festgelegten Förderstrecke von der Einfüllöffnung durch die Beleimzone zum Austrag und durch den Refiner bzw. die Mühle bewegt wird, in definierter Weise in eine wirbelbehaftete, turbulente Strömung versetzt wird, ohne daß es zu mechanischen Schädigungen der Fasern kommt. Das Auflösen der Faseragglomerate geschieht auch deshalb sehr schonend, weil beim Erzeugen der Wirbel und Turbulenzen zusätzliche Luft in den Faser/Luftstrom hineingerissen wird.
Das Auflösen der Faseragglomerate wird durch Verwirbeln im Faser/Luf ström erreicht. Die wirbelbehaftete, turbulente Strömung wird vorzugsweise durch Beschleunigen des Fa- ser/Luftstroms erreicht. Dabei genügt bereits eine verhältnismäßig geringe Erhöhung der Geschwindigkeit des Fa- ser/Luftstroms um ca. 25%, vorausgesetzt, der Faser/Luftstrom wird beim Beschleunigen möglichst stark verwirbelt. Eine größere Erhöhung der Geschwindigkeit, beispielsweise um ca. 50%, 100% oder 200% oder darüber ist genausogut geeignet, Faseragglomerate durch Verwirbeln im Faser/Luftstrom zu beseitigen. Vorteilhaft ist, daß es genügt, den Faser/Luftstrom kurzfristig zu verwirbeln. Sekunden oder Bruchteile von Sekunden des Verwirbelns genügen bereits, um die Faseragglomerate wieder in beleimte Einzelfasern zu zerlegen.
Beim Beleimen entstandene Faseragglomerate werden durch Verwirbeln sowohl beseitigt, wenn der Faser/Luftstrom von einer Geschwindigkeit von ca. 10 m/s während des Beleimens auf ca. 25 m/s beschleunigt und verwirbelt wird. Derselbe Effekt wird aber auch durch Beschleunigung des Faser/Luftstroms auf ca. 160 m/s erreicht, ohne daß die Fasern geschädigt werden. Faseragglomerate, die durch Beleimen bei einer Geschwindigkeit von ca. 150 m/s entstanden sind, werden durch Beschleunigen des Faser/Luftstroms auf ca. 200 m/s wieder zerlegt, ohne daß Fasern beschädigt werden.
Um mit möglichst geringem Energieeinsatz den Faser/Luftstrom in vollständige Turbulenz zu versetzen, erweist es sich als vorteilhaft, Siebe, Leitbleche oder Schikanen im Bereich der Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten vorzusehen. Mit diesen Maßnahmen kann der ohnehin schon geringe Energieeinsatz zum Auflösen von Faseragglomeraten weiter gesenkt werden und außerdem eine vollständige Auflösung von Faseragglomeraten gewährleistet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Leistung der Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten einstellbar. Wie schon weiter oben beschrieben, ist zwar nur eine geringe Antriebsleistung erforderlich, um den Faser/Luftstrom möglichst vollständig in Turbulenzen zu versetzen, doch kann es sein, daß bei Schwankungen im Durchsatz eine Anpassung der Leistung der Refiner, Mühlen oder Propeller bzw. Rotoren nötig ist.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Faser/Luftstrom nach dem Auflösen der Faseragglomerate in bzw. durch einen Sichter geleitet wird, in dem überschüssige Luft aus dem Faser/Luftstrom abgeschieden wird, die beim Erzeugen der Turbulenzen aufgenommen wurde. Durch das Einfügen eines Sichters wird das Volumen des Faser/Luftstroms wieder auf ein deutlich geringeres Maß reduziert. Die überschüssige Luft wird vorzugsweise durch Leitungen, die zwischen dem Sichter und den Mitteln zum Einbringen von Luft und anderen Gasen angeordnet sind, im Kreislauf geführt. Es liegt auf der Hand, daß es zwar möglich ist, überschüssige Luft einfach in die Umgebung abzuleiten, doch ist es -unter anderem wegen der günstigeren Energiebilanz- vorteilhaft, den Kreislauf zumindest teilweise zu schließen. Insbesondere dann, wenn nicht Luft sondern andere Gase im Turm zugesetzt werden, empfiehlt sich die KreislaufSchließung, um Reinigungsanlagen einzusparen, die beim Ableiten von überschüssiger Luft in die Umgebung sonst zu installieren sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung zum Beleimen von Fasern sind in bzw. an den Leitungen, die zwischen dem Sichter und den Mitteln zum Einbringen von Luft in den Turm angeordnet sind, Mittel angebracht, mit denen Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit der überschüssigen Luft eingestellt werden können, bevor diese wieder dem Turm zugeführt wird. Falls erforderlich können auch Reinigungsvorrichtungen eingesetzt werden, die dem im Kreislauf zu führenden Luftstrom unerwünschte Stoffe entziehen. Die vorgenannten Mittel zum Einstellen von Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit, also Kühl -bzw. Heizvorrichtungen oder Luftbe- oder -entfeuchter erweisen sich besonders dann als vorteilhaft, wenn das Klima in der Beleimzone oder im Turm insgesamt nach bestimmten Vorgaben gesteuert wird.
Als eigenständig erfinderischen Teil, der zur Lösung der Aufgabe beiträgt, Fasern ökonomisch zu beleimen und überschüssigen Material- und/oder Energieeinsatz zu vermeiden, wird nachstehend ein Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf die Fasern beschrieben, bei dem in Abhängigkeit von der zu beleimenden Fasermasse und/oder des je Fasermasse aufzubringenden Anteils an Leim die Mittel zum Aufbringen von Leim einzeln, in Gruppen oder insgesamt so eingestellt werden, daß sie einen jeweils vorgegebenen Anteil an Leim je Zeiteinheit oder je Gewichtseinheit bezogen auf die zu beleimende Fasermasse in den Turm einbringen. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es gemäß des hier vorgeschlagenen Verfahrens möglich, auf den Leimauftrag auf die Fasern Einfluß zu nehmen und die Reaktionsbedingungen entsprechend detailliert zu steuern. Dadurch kann der Leim- und Energieeinsatz optimiert werden und die Gleichmäßigkeit des Leimauftrags auf die Fasern gezielt verbessert werden.
Ein verbesserter Leimauftrag wird auch dadurch erreicht, daß die Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen in den Turm so eingestellt werden, daß jeweils eine vorgegebene Verwirbelung und /oder ein vorgegebener Weg bzw. eine vorgegebene Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms eingehalten wird. Mit dieser Maßnahme wird der Weg des Faser/Luftstroms durch den Turm so auf die Beleimzone abgestimmt, daß der eingebrachte ?r Tl tr CQ M F Tl Mi Tl ^~* CQ ι_ι. d= CO P- LQ Ir1 M Φ s: rt ö CD CL rt Tl P- iV Tl 23 h-1 F
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oder anderen Gasen oder die Mittel zum Verwirbeln oder Fördern von Fasern jeweils einzeln oder in Gruppen angesteuert werden.
Zur Optimierung der Beleimung wird weiter vorgeschlagen, die Konsistenz des auf die Fasern aufzubringenden Leims in Abhängigkeit von der Luftfeuchte im Turm einzustellen. Da der Feuchtegehalt der Fasern im Hinblick auf das Verpressen eine kritische Größe ist, und da durch das Aufbringen des Leims zusätzliche Feuchtigkeit auf die Fasern aufgebracht wird, bedeutet eine präzise Einstellung der Konsistenz des Leims eine verbesserte Einstellung der beleimten Fasern auf das Verpressen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend am Beispiel der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Beleimen von Fasern im Längsschnitt;
Fig. 2 a-d einen Querschnitt durch die Beleimzone einer Vorrichtung nach Fig. 1 ;
Fig. 2e einen Längsschnitt durch die Beleimzone einer Vorrichtung nach Fig. 1 ;
Fig. 3 a-c eine schematische Darstellung verschiedener Turmformen im Längsschnitt; sowie
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Fasereintrags in eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 2 zum Beleimen von lignocellulo- sehaltigen Fasern. Ein Turm 4 ist das Kernstück der Vorrichtung 2. Der Turm 4 ist aus Edelstahl hergestellt und -falls erforderlich- innen mit Teflon oder einem vergleichbaren Material mit Anti -Haftwirkung beschichtet. Die Beschichtung verhindert ein Anhaften der beleimten Fasern an der Wand 6 des Turms. Der Turm 4 ist ca. 10 m hoch und hat einen Durchmesser von ca. 1.5 ; er ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. In die Wand 6 des Turms 4 sind Leimauftragsdüsen 8 eingelassen, deren Sprühkegel einstellbar sind. Die Leimauftragsdüsen 8 sind über eine Zuleitung 10 mit einem Leimvorratsbehälter 12 verbunden. Weiter sind in die Wand 6 des Turms 4 Luftdüsen 14 eingelassen. Die Luftdüsen 14 haben ebenfalls einstellbare Sprühkegel. Die durch die Luftdüsen 14 eingesprühte Luft wird über Zuleitungen 16 zugeführt.
An der oberen Stirnseite des Turms 4 ist eine einfache Einfüllöffnung 18 angebracht, die weder verschließbar noch in ihrem Durchlaß veränderbar ist . Andere Ausführungsformen der Einfüllöffnung, beispielsweise Öffnungen mit einstellbarem Durchmesser oder Schleusen oder dergleichen können bei Bedarf eingesetzt werden. Durch die Einfüllöffnung 18 werden Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% in den Turm 4 eingetragen. Die Fasern werden vorzugsweise entweder aus einem Vorratsbehälter oder aus einem Trockner zugeführt.
An der gegenüberliegenden Stirnseite des Turms 4 ist ein Austrag 20 angeordnet. Der Austrag 20 verbindet den Turm 4 mit einem Refiner 22. Die Wände 24 des Austrags 22 sind zum Refiner 20 hin konisch ausgebildet. Der Austrag 20 mündet in etwa im Zentrum der Refinerscheiben 26. Der konische Austrag 20 bewirkt durch die Querschnittsverengung eine deutliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und fördert dadurch die Ausbildung von Turbulenzen und erzeugt durch die Beschleunigung eine intensive Verwirbelung des Faser/Luftstroms.
Der Refiner 22 weist zwei profilierte Scheiben 26 auf, von denen eine Scheibe ruht (Stator) und eine Scheibe mit ca. 4.000 Umdrehungen pro Minute rotiert (Rotor) . Die Scheiben sind im Abstand von ca. 1.5 mm voneinander angeordnet. Bei diesem Scheibenabstand läuft der Rotor in etwa im Leerlauf; er leistet keine Mahlarbeit weil der Durchlaß zwischen Stator und Rotor zu groß ist. Der Refiner 22 erzeugt Turbulenzen, die zur Auflösung von Faseragglomeraten führen. Auch der Refiner 22 ist aus Edelstahl gefertigt und gegebenenfalls beschichtet, beispielsweise mit Teflon, so daß die beleimten Fasern nicht an den Scheiben 26 oder anderen Teilen des Refiners 22 haften CL CD to P- P» PO Tl N Mi Φ Φ 0= O 0 Dt) CL d= IN - P1 N α X 0 £ F CD € po O er
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Um Leimverluste zu minimieren werden die Luftdüsen 14 , die zwischen den Leimauftragsdüsen 8 in der Beleimzone "B" angeordnet sind, so ausgerichtet, daß sie den Faser/Luftstrom so ausrichten, daß die Fasern dem Sprühkegel der Leimauftragsdüsen 8 möglichst gleichmäßig ausgesetzt sind. Dabei kann der Sprühkegel der Luftdüsen 14 durchaus auch entgegen der Haupt - bewegungsrichtung des Faser/Luftstroms ausgerichtet sein.
Das Beleimen der Fasern mit der hier beschriebenen Vorrichtung minimiert bereits die Bildung unerwünschter Faseragglomerate. Bisher bekannte Verfahren zum Trockenbeleimen von Fasern setzten Spänemischer mit verhältnismäßig kleinem Volumen und mechanischen Fördereinrichtungen ein, die zum Beleimen von Spänen zwar gut geeignet sind, doch die überhaupt nicht zum Beleimen von Fasern einsetzbar sind. Fasern weisen ganz andere Abmessungen, weitaus höhere Oberfläche je Gewichtseinheit und dementsprechend geringere Schüttdichte, aber keine nennenswerte Steifigkeit auf.
Die Faseragglomerate, die sich trotz des verbesserten Leimauftrags noch bilden, werden in einem anschließenden Verfahrensschritt wieder aufgelöst. Zu diesem Zweck wird der Faser/Luftstrom mit den darin enthaltenen Faseragglomeraten dem Austrag 20 und von dort aus dem Refiner 22 zugeführt. Der Austrag 20 ist konisch ausgebildet und der sich zum Refiner 22 hin verjüngende Querschnitt bewirkt ein stetiges Steigen der Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms und damit eine Zunahme der Verwirbelungen und Turbulenzen im Faser/Luftstrom. Beim Passieren des Refiners 22, dessen Rotor mit ca. 4.000 Umdrehungen pro Minute läuft, wird die Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms auf ca. 50 m/s erhöht und der Faser/Luftstrom wird vollständig in Turbulenz versetzt. In den Turbulenzen der abgelösten, wirbelbehafteten Strömung lösen sich die Faseragglomerate auf, ohne daß die Fasern Schaden nehmen. Der Scheibenabstand der Scheiben 26 des Refiners 22 ist mit ca. 1,5 mm so bemessen, daß keine Mahlung der beleimten Fasern stattfindet. Drehzahl des Rotors und Scheibenabstand sind als ungefähre Angaben aufzufassen. Die jeweiligen Einstellungen werden vom Fachmann so gewählt, daß der gewünschte Erfolg, das Auflösen der Faseragglomerate, bei geringstmöglichem Energieeinsatz erreicht wird.
Die beleimten, nunmehr vereinzelten Fasern werden in dem Faser/Luftstrom vom Refiner 22 dem Sichter 28 zugeführt. Hier wird überschüssige Luft, die beim Erzeugen der Turbulenzen angesaugt wurde, wieder abgeschieden. Der Sichter ist, ebenso wie die schon beschriebenen Anlagenteile (Turm 4, Refiner 22) aus Edelstahl und gegebenenfalls beschichtet. Gleiches gilt für die Leitungen, durch die der Faser/Luftstrom geführt wird.
Der Sichter 28 ist ein an sich bekanntes Bauteil zum Abscheiden überschüssiger Gas- bzw. Luftmengen. Die überschüssige Luft wird durch Leitungen 16 zumindest teilweise in den Turm 4 zurückgeführt. Die Fasern werden vom Sichter 28 entweder in einen Vorratsbehälter gefördert oder zu einer Formstation transportiert, die beispielsweise Plattenrohlinge formt, die in einer anschließenden Presse zu Faserplatten oder Formteilen gepreßt werden.
Weitere Maßnahmen zur Optimierung und verbesserten Durchführung des Verfahrens können mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 getroffen werden. Die Luftdüsen 18 können beispielsweise nicht nur zum Steuern des Faser/Luftstroms bzw. zum Verwirbeln der Fasern eingesetzt werden, sie können -sämtlich, in Gruppen oder einzeln- auch zum Einsprühen von Gasen genutzt werden, die die Reaktivität von Fasern oder Leim beeinflussen, gegebenenfalls kann das eingesprühte Gas auch eine Komponente des Leims sein.
Mittel zum Verwirbeln der Fasern sind in dem Turm 4 in Fig. 1 nicht dargestellt. Es sei aber darauf hingewiesen, daß im Turm 4 bzw. an den Wänden 6 des Turms 4 solche Mittel, beispielsweise Schikanen, Leitbleche oder dergleichen angebracht werden können, um eine optimale Führung des Faser/Luftstroms zu gewährleisten.
Der Leimauftrag wird vorteilhaft in der Weise gesteuert, daß die eingesprühte Menge an Leim jeweils in Abhängigkeit von der in den Turm 4 eingetragenen Fasermasse dosiert wird. Zu diesem Zweck wird der Durchsatz der Leimauftragsdüsen 8 erhöht oder verringert, je nach Masse der je Zeiteinheit zu beleimenden Fasern.
Es kann wünschenswert sein, den Feuchtegehalt der Fasern vor, während oder nach dem Beleimen zu ändern, um die Fasern und gegebenenfalls auch den Leim möglichst gut auf das anschließende Verpressen einzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, das Klima in dem Turm 4, insbesondere Temperatur und/oder Luftfeuchte vorzugeben, um so die Faserfeuchte gezielt zu beeinflussen. Es können zum Beispiel übertrocknete Fasern von der Einfüllöffnung 18 bis zum Eintritt in die Beleimzone "B" durch Einsprühen feuchter Luft wiederbefeuchtet werden oder ungenügend getrocknete Fasern können durch Einsprühen trockener Luft weiter getrocknet werden. Das vorzeitige Aushärten von Leim oder das Eindringen von Leim in die Fasern kann durch Einstellen definierter Temperatur und Luftfeuchte in der Beleimzone verhindert werden. So werden Temperaturen von ca. 20 bis 80 C, meist aber ca. 20 bis 40 C bei einer Luftfeuchte von ca. 40 bis 95% als besonders geeignet für den Leimauftrag eingestellt. Die Luftfeuchtigkeit kann an sich auch unter 40% liegen, doch dann müssen Maßnahmen getroffen werden, um eine statische Aufladung der Fasern zu ver- hindern. Statisch aufgeladene Fasern neigen dazu, sich an der Turmwand abzusetzten, sie werden nicht mehr ohne weiteres im Faser/Luftstrom mitgeführt. Unter diesen Bedingungen können sämtliche technisch eingesetzten Leime einschließlich PMDI- Isocyanat-Leime für die Faserbeleimung eingesetzt werden.
Nach dem Beleimen kann zum Beispiel die beim Leimauftrag aufgenommene überschüssige Flüssigkeit durch Nachtrocknen mindestens teilweise wieder entfernt werden, indem trockene Luft durch die Luftdüsen 14 eingesprüht wird, die zwischen Beleimzone "B" und Austrag 20 angeordnet sind.
Ein solches Klimaprofil wird erfindungsgemäß ohne weiteres durch Anordnen von Luftdüsen 14 und Leimauftragsdüsen 8, durch das Erfassen von in den Turm 4 eingetragener Fasermasse und gegebenenfalls der Faserfeuchte sowie durch das Steuern der Düsen 8 und 14 in Abhängigkeit von Fasermasse und -feuchte eingestellt. Es ist darüberhinaus vorteilhaft, zusätzlich die Temperatur der Fasern beim Eintragen in den Turm 4 zu erfassen und die Temperatur sowie gegebenenfalls die Luftfeuchte im Turm 4 in Abhängigkeit von der Temperatur der Fasern sowie der Faserfeuchte einzustellen. Besonders bevorzugt wird es, wenn das Klima im Turm 4 vor, in und nach der Beleimzone "B" jeweils in Abhängigkeit vom Zustand der unbeleimten bzw. beleimten Fasern eingestellt wird.
Um die in den Turm einzusprühende Luft jeweils wie gefordert zu trocknen oder zu befeuchten und um die Luft zu erwärmen oder abzukühlen ist es zweckmäßig, entsprechene Trockner oder Luftbefeuchter, Wärmetauscher bzw. Heizungen oder Kühlgeräte in der Leitung 16 anzuordnen, die den Sichter 28 mit den Luftdüsen 14 verbindet. Die in der Leitung 16 angeordneten Geräte und die Luftdüsen 14 können entweder getrennt voneinander eingestellt werden oder es kann eine programmierbare Steuereinheit eingefügt werden, die mit Meßstellen bzw. -fühlern versehen oder verbunden ist, die die Temperatur der Fasern sowie gegebenenfalls deren Feuchte und/oder die Temperatur und/oder CQ ?r CL N Tl P H ri P- P- ) 3 er U H 53 P- 0 ^-. N 0 rt d g ö P Tl r CL s- N g F
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der Beleimzone "B" konisch erweitert ist und der sich vom Ende der Beleimzone "B" bis zum Austrag 20 konisch verjüngt. Eine solche Konstruktion ist zwar aufwendig, verbindet aber die Vorteile der anhand der in Fig. 3a und 3b beschriebenen Turmformen. Die Abmessungen des Turms 4 können stark variieren, jeweils in Abhängigkeit von der Form des Turms, von dem Faserdurchsatz je Zeiteinheit und von den Vorgaben hinsichtlich des einzustellenden Klimaprofils. Bauhöhen von ca. 5 bis 25 m und Durchmesser von 0,75 vorzugsweise ca. 3,5 m bis 6 m können sich ohne weiteres als zweckmäßig erweisen.
Fig. 4 zeigt den oberen Abschnitt 32 eines Turms 4 mit einer alternativen Ausführungsform einer Einfüllöffnung 19. Der Querschnitt des oberen Abschnitts 32 weitet sich von der Einfüllöffnung 19 zum Turm 4 kegelstumpfförmig auf. In diesem oberen Abschnitt 32 ist ein Verteilkegel 34 angeordnet, so daß der durch die Einfüllöffnung 19 eingetragene Faser/Luftstrom kreisringförmig verteilt und in den Turm 4 eingetragen wird.
Im Turm 4, unterhalb des Verteilkegels 34 ist ein Lochsieb 36 angebracht. Es deckt den Querschnitt des Turms 4 ab. Die Lochweite beträgt zwischen ca. 0,5 und 5 cm, vorzugsweise zwischen ca. 0,8 und 3 cm. Im bzw. unter dem Verteilkegel 34 ist ein Antrieb 38 für eine Verteilvorrichtung 40 befestigt. Die rotierende Verteilvorrichtung 40, hier als Rakel 42 mit mehreren Armen ausgebildet, verteilt die über die Einfüllöffnung 19 und den oberen Abschnitt 32 des Turms 4 eingetragenen Faser/Luftstrom über den gesamten Querschnitt des Turms. Die Fasern fallen somit gleichmäßig über einen großen Querschnitt verteilt in den Turm 4 in die Beleimzone.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Beleimen von Fasern, bei dem Leim auf Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% aufgetragen wird und bei dem anschließend Faseragglomerate, die nach dem Beleimen vorhanden sind, wieder aufgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Faseragglomerate in einem Faser/Luftstrom verwirbelt werden, so daß die Faseragglomerate durch Verwirbeln wieder aufgelöst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor dem Beleimen auf eine Faserfeuchte unter 100%, vorzugsweise auf eine Faserfeuchte zwischen 10 und 1% getrocknet werden.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faseragglomerate nach dem Beleimen zum Auflösen der Faseragglomerate einen Refiner, einen Rotor oder eine Mühle passieren.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern nach dem Auflösen der Faseragglomerate einer Formstation zum Herstellen von Holzwerkstofferzeugnissen zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor oder nach dem Auflösen der Faseragglomerate einem Zwischenlager zugeführt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leim auf Fasern aufgetragen wird, die sich in einem Faser/Luftstrom mit einer Geschwindigkeit unter 150 m/s, vorzugsweise unter 50 m/s, insbesondere unter 10 m/s bewegen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leim auf Fasern aufgetragen wird, die sich senkrecht oder auf einer spiralförmigen Bahn bewegen.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgegebenes Klima in der Umgebung der Fasern während des Beleimens eingestellt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatur und/oder Luftfeuchte in der Umgebung der Fasern während des Beleimens eingestellt sind.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtegehalt der Fasern während des Beleimens und/oder des Auflösens der Faseragglomerate geändert wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms nach dem Beleimen zum Auflösen der Faseragglomerate um mindestens 25% erhöht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms nach dem Beleimen zum Auflösen der Faseragglomerate um mindestens 100% erhöht wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Turm(4), der eine Einfüllöffnung (18, 19) und einen Austrag (20) aufweist, mit Mitteln (8) zum Aufbringen von Leim, die im Turm (4) oder in der Wand (6) des Turms angeordnet sind und mit einer Vorrichtung (22) zum Auflösen von Faseragglomeraten durch Erzeugen von Turbulenz in einem Faser/Luftstrom, die am Austrag (20) des Turms angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (8) zum Auftragen von Leim als Düsen ausge- bildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (14) zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen in den Turm im Turm (4) oder in der Wand (6) des Turms angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (14) zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen in den Turm als Düsen ausgebildet sind, die im Turm (4) oder in der Wand (6) des Turms angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Turm (4) oder an der Wand (6) des Turms Mittel zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (8) zum Auftragen von Leim, die Mittel (14) zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen und/oder die Mittel zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern, insbesondere Düsen, verstellbar ausgebildet sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm (4) senkrecht, schräg oder querliegend angeordnet ist .
20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm (4) mindestens abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (22) zum Auflösen von Faseragglomeraten einen Rotor aufweisen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (22) zum Auflösen von Faseragglomeraten Siebe, Prallbleche oder dergleichen aufweisen.
23. Vorrichtung nach Anspruch 13, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Mittel (22) zum Auflösen von Faseragglomeraten einstellbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Mittel (22) zum Auflösen von Faseragglomeraten ein Sichter (28) angeordnet ist, den die Fasern in einem Faser/Luftstrom passieren und in dem überschüssige Luft aus dem Faser/Luftstrom abgeschieden wird.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungen (16) zwischen dem Sichter (28) und den Mitteln
(14) zum Einbringen von Luft in den Turm (4) angeordnet sind, durch die die aus dem Faser/Luftstrom abgeschiedene Luft mindestens teilweise wieder in den Turm (4) zurückgeführt wird.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an den Leitungen (16) , die zwischen dem Sichter (28) und den Mitteln (14) zum Einbringen von Luft in den
Turm (4) angebracht sind, Mittel zum Einstellen der Temperatur und/oder Mittel zum Einstellen der Luftfeuchtigkeit angeordnet sind.
27. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% in einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 26, bei dem in Abhängigkeit von der zu beleimenden Fasermasse und/oder des je Fasermasse aufzubringenden Anteils an Leim die Mittel zum Aufbringen von Leim einzeln, in Gruppen oder insgesamt so eingestellt werden, daß sie einen jeweils vorgegebenen Anteil an Leim je Zeiteinheit in den Turm einbringen.
28. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Einbringen von Luft in den Turm und/oder Mittel zum Verwirbeln von Fasern so eingestellt werden, daß jeweils eine vorgegebene Verwirbelung der Fasern und/oder ein vorgegebener Weg des Faser/Luftstroms eingehalten wird.
29. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach Anspruch 27 oder 28, bei dem die je Zeiteinheit in den Turm eingetragene Fasermasse und die Faserfeuchte erfaßt werden und bei dem in Abhängigkeit von der Faserfeuchte und der Fasermasse die Temperatur und/oder die Luftfeuchte im Turm eingestellt werden.
30. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach Anspruch 29, bei dem zusätzlich die Temperatur der in den Turm eingetragenen Fasern erfaßt und zum Einstellen der Temperatur und/oder der Luftfeuchte im Turm berücksichtigt wird.
31. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Turm zwischen Einfüllöffnung und Austrag ein Temperatur- und/oder Luftfeuchteprofil eingestellt wird.
32. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsistenz und/oder die Temperatur des auf die Fasern aufzubringenden Leims in Abhängigkeit von der Faserfeuchte und/oder der Temperatur der zu beleimenden Fasern eingestellt wird.
33. Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf Fasern nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsistenz des auf die Fasern aufzubringenden Leims in /Abhängigkeit von der Luftfeuchte im Turm eingestellt wird.
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