EP1285736B1 - Verfahren zur Herstellung von Faserplatten - Google Patents

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EP1285736B1 EP02018804A EP02018804A EP1285736B1 EP 1285736 B1 EP1285736 B1 EP 1285736B1 EP 02018804 A EP02018804 A EP 02018804A EP 02018804 A EP02018804 A EP 02018804A EP 1285736 B1 EP1285736 B1 EP 1285736B1
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chips
chopped
fiberboard
stalk
pressed
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EP02018804A
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Gernot Von Haas
Volker Thole
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Dieffenbacher GmbH and Co KG
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Dieffenbacher GmbH and Co KG
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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
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of fiberboard from palm fronds, in particular from Dattelpalmwedein according to claim 1 or claim 2.
  • An example of such a method is known from DE-A-19 838 860.
  • a date palm consists of the root, a trunk that can reach a height of 30 m and up to 40 living fronds.
  • the fronds are in the top of the trunk as a head.
  • a frond consists of a central stipe (stem, petiole) and 120 to 240 pinnules, the frond can reach a length of 6 m.
  • Ten to twenty fronds reappear annually in the crest of the shoot and at the same time, just as many die from below after they have grown to between 3 and 7 years old.
  • the fronds remain there as dry leaves, but they are cut off from the palm trees in culture.
  • the fibrous frond bases stay alive all the time on the trunk.
  • the Fiedem can be up to 40 cm long and 6 cm wide (Franke 1985).
  • the thickness of the leaflets is about 0.4 mm. They are covered with a thick cuticle (wax layer), whereby about 10% of the leaf thickness consists of the epidermis cells with the cuticle.
  • the scleral bundles severe long fibers of high strength and density
  • parenchymatous tissue short cells of low strength and density, falsely called marrow.
  • the fronds are well equipped for the absorption of strong mechanical loads by wind through the numerous Sklerenchymbündel.
  • the stem (stalk) is very permeable in the axial direction, as there are vascular bundles in the stem.
  • the vascular bundles consist of centrally located sieve tubes, parenchyma cells and sclerenchyma cells lying around them.
  • the sieve tube has a very large diameter; Through the sieve tube water can flow into the interior of the stem.
  • the leaves have a light brown green color.
  • the leaves are for the most part folded longitudinally in the middle.
  • the leaf proportion at the frond varies widely in the range of 30% to 70% and amounts to on average 55%.
  • the ash content of the cleaned stalks from the area of the front tip is 5% and the cleaned leaves 15%, whereby the ash content fluctuates by ⁇ 1% depending on the frond (determined at 600 ° C in a muffle furnace).
  • the high ash content compared to European wood has a cause in mineral deposits mostly of pebbles in particular Cells in the leaf, the so-called Stegmatazellen.
  • the invention is based on the object to provide a method for producing a fiberboard of palm fronds, the fiberboard should have comparable properties as a plate of coniferous or hardwood.
  • a method is specified according to claim 1, wherein the palm fronds chopped and divided the wood chips by means of air direction in stalk shred and Fieder endeavorschnitzel while the proportion of Fieder necessarilyschnitzel is excreted as fines predominantly as the stalk shreds are then defibered, dried and in gluing a mixer with a suitable binder and / or in a blow-line, the Stengelfaserbindeffengemisch is then transferred to a scattering station and sprinkled therefrom a Pressgutmatte, which then in a continuous or cyclically operating hot press is pressed and cured under pressure and heat to a fiberboard strand or a fiberboard and cured.
  • the hacked pinnate leaves have a length that is usually slightly larger than the hack length, and a thickness of 0.4 mm.
  • the leaflets are reduced by the hacking in the width and are no longer folded.
  • the stem chips are 1 to 12 mm thick and the length is approximately the length of the hack. Since sieving preferably sieves by length, it is not possible to separate leaves and stems by means of a roller screen or another sieve.
  • the grammage of the leaves is significantly lower than that of the stems due to the very small thickness of the leaves. Therefore, it is possible to separate the chopped fronds into leaves and stems by means of an air direction, whereby a degree of separation of greater than 98% can be achieved.
  • the sheets with the lower basis weight are carried along by the air while the heavier stems are not transported with the air.
  • the stored wood chips are then processed in the process as conventional deciduous or softwood chips. Possibly, the chips can still be cleaned from sand or oversized wood chips by sieving.
  • a mixer gluing has proven to be successful, since adhesive can be saved by a mixer gluing and the plate has a very homogeneous cross-section. Fine and coarse fibers are compounded in the mixer by the cold tack of the adhesive, preventing subsequent segregation of fine and coarse fibers. By limiting the scattering height, the separation of fine and coarse fibers is also avoided.
  • the chopped leaves can be composted or used thermally in special incinerators.
  • the leaflets have a high ash content of up to 20% and the stems only 5%.
  • the high ash content leads to severe abrasion in the downstream machines, such as abrasion of the grinding discs in the refiner or in the pneumatic transport lines.
  • the ash content in the plate causes problems in processing such as tool blunting and increasing the risk of fire during sawing and other machining operations.
  • the disposal of the plates at a high ash content problematic because the plates can be used thermally only in special incinerators. If the leaves were used with, they would have to be watered additionally. The water would lead to high water consumption and higher energy costs in the drying.
  • the particles Before defibering, the particles would have to be plasticized by heating in a cooker using steam. If the particles have a humidity of less than 30%, the condensed water vapor is stored by the particles in the cell walls, which additionally leads to a softening. Since the leaves are coated with a layer of wax, the water absorption and thus the softening takes a little longer than with the stem material, which leads to a short residence time in the digester to a higher energy consumption and higher dust content. If the leaves were used, they would therefore need to be watered additionally. The watering would lead to a high water consumption and higher energy costs in the drying. At the same grinding disc distance more short fibers or very fine fibers are produced during the defibration of leaves than during the defibering of stems. The very fine, short fibers not only negatively affect the properties of the plate. The pressing time is extended by fine, short fibers.
  • the leaves have a darker color, which also darkens the plate, which is problematic for the use of the plate.
  • Dark plates must be coated with higher basis weight papers.
  • the sheets reduce the mechanical properties of the plate (transverse tensile strength, bending strength and bending modulus) and increase the swelling values of the plates. The reduction in mechanical properties is due to the higher proportion of shorter fibers, as well as cells in the fibers having lower strength, to a lower pH and to the wax layer on the sheets.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Faserplatten aus Palmwedeln, insbesondere aus Dattelpalmwedein nach Anspruch 1 oder Anspruch 2. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist aus DE-A-19 838 860 bekannt.
  • Eine Dattelpalme besteht aus der Wurzel, einem Stamm, der eine Höhe von 30 m erreichen kann und aus bis zu 40 lebenden Wedeln. Die Wedel stehen im obersten Teil des Stammes als Schopf. Ein Wedel besteht aus einer Mittelrispe (Stängel, Blattstiel) und 120 bis 240 Fiederblättern, wobei der Wedel eine Länge von 6 m erreichen kann. Zum Stamm hin sind die Fiedem kleiner und werden schließlich durch Dornen abgelöst. 10 - 20 Wedel entstehen jährlich im Sprossscheitel neu und gleichzeitig sterben eben so viele von unten ab, nachdem sie zwischen 3 - 7 Jahre alt geworden sind. Die Wedel bleiben dort als trockene Blätter erhalten, sie werden bei den Palmen in Kultur aber abgeschnitten. Die fasrigen Wedelbasen bleiben zeitlebens am Stamm stehen.
  • Die Fiedem können bis 40 cm lang und 6 cm breit werden (Franke 1985). Die Dicke der Fiederblätter beträgt etwa 0,4 mm. Sie sind mit einer dicken Cuticula (Wachsschicht) überzogen, wobei etwa 10 % der Blattdicke aus den Epidermiszellen mit der Cuticula besteht. Sowohl in den Fiederblättern als auch in der Rispe sind die Sklerenchymbündel (mehrere lange Fasern hoher Festigkeit und Dichte) in parenchymatisches Gewebe (kurze Zellen mit niedriger Festigkeit und Dichte, fälschlicher Weise auch Mark genannt) eingebunden. Für die Aufnahme von starken mechanische Beanspruchungen durch Wind sind die Wedel durch die zahlreichen Sklerenchymbündel gut gerüstet. Der Stiel (Stängel) ist in axialer Richtung sehr durchlässig, da sich in dem Stiel Gefäßbündel befinden. Die Gefäßbündel bestehen aus zentral gelegener Siebröhre, Parenchymzellen und darum liegende Sklerenchymzellen. Die Siebröhre weist einen sehr großen Durchmesser auf; durch die Siebröhre kann Wasser ins Innerer des Stieles geradezu hineinfließen. Die Blätter haben eine hellbraun grüne Farbe. Die Blätter sind zum großen Teil in der Mitte längs zusammen gefaltet. Der Blattanteil am Wedel schwankt stark im Bereich von 30 % bis 70 % und beträgt im Mittel 55 %. Der Aschegehalt der gesäuberten Stängel aus dem Bereich der vorderen Spitze beträgt 5,% und der gesäuberten Blätter 15 %, wobei der Aschegehalt je nach Wedel um ±1 % schwankt (Bestimmung bei 600 °C im Muffelofen). Der im Vergleich zu europäischen Holz (Aschegehalt von 0,5 %) hohe Aschegehalt hat eine Ursache in mineralischen Ablagerungen meist von Kieseln in besonderen Zellen im Blatt, den so genannten Stegmatazellen. Zusätzlich haftet an den Blättern viel Sand, der sich zum großen Teil während des Hackens vom Blatt löst. Tabelle: Daten zu den Blattstielen, Blättern und Gewichtsanteil der Blätter am Wedel
    Abmessungen [mm] Feuchte [%] Darrdichte [kg/m3] Gewichtsanteil Blätter [%]
    Breite Dicke
    Stiel nahe Basis 54 61 125 367 Nur Domen
    Stiel 400 mm von Basis 22 29 83 696
    Stiel 700 mm von Basis 21 26 80 803
    Stiel an Spitze vom Wedel 12 12 9 - 10 800 - 1000 55
    Blätter Länge 250 - 420 mm 25 0,45 7,3 1000
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte aus Palmwedeln anzugeben, wobei die Faserplatte vergleichbare Eigenschaften aufweisen soll wie eine Platte aus Nadel- oder Laubholz.
  • Als Lösung dieser Aufgabe ist nach Anspruch 1 ein Verfahren angegeben, bei dem die Palmwedeln zerhackt und das Hackgut mittels Luftsichtung in Stengelschnitzel und Fiederblätterschnitzel aufgeteilt und dabei der Anteil der Fiederblätterschnitzel zum überwiegenden Teil als Feingut ausgeschieden wird, die Stengelschnitzel werden anschließend zerfasert, getrocknet und in einem Mischer mit einem geeigneten Bindemittel und/oder in einer Blow-Line beleimt, das Stengelfaserbindemittelgemisch wird dann in eine Streustation überführt und daraus eine Pressgutmatte gestreut, die anschließend in einer kontinuierlichen oder taktweise arbeitenden Heizpresse unter Druck und Wärme zu einem Faserplattenstrang oder einer Faserplatte verpresst und ausgehärtet wird.
  • Als Lösung der Aufgabe nach einem zweiten Verfahrensbeispiel ist nach Anspruch 2 angegeben, bei dem die Palmwedeln zerhackt und das Hackgut mittels Luftsichtung in Stengelschnitzel und Fiederblätterschnitzel aufgeteilt und dabei der Anteil der Fiederblätterschnitzel zum überwiegenden Teil als Feingut ausgeschieden wird, die Stengelschnitzel werden anschließend vorgewärmt, gekocht, zerfasert, getrocknet und in einen Mischer oder in einer Blow-Line beleimt, das Stengelfaserbindemittelgemisch wird dann ggf. gesichtet und in eine Streustation überführt, daraus eine Pressgutmatte gestreut, vorgepresst und anschließend in einer kontinuierlichen oder taktweise arbeitenden Heizpresse unter Druck und Wärme zu einem Faserplattenstrang oder einer Faserplatte verpresst und ausgehärtet
  • Durch die Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 gemäß der Erfindung ist es möglich, Fiederblätter und Stängel industriell in großen Mengen zu trennen und aus den gehackten Stängeln eine Faserplatte zu erzeugen, welche vergleichbare Eigenschaften hat wie eine Platte aus Nadel- oder Laubholz. Eine Trennung von Blatt und Stängel ohne diese vorher zu zerkleinern, ist nur mittels eines händischen Entfernen der Blätter möglich, welches aus wirtschaftlichen Gründen nicht durchgeführt werden kann. Daher muss der Wedel vor dem Trennen zerkleinert werden. Dafür hat sich als besonders geeignet ein Trommelhacker oder Scheibenhacker herausgestellt, welcher etwa eine Siebweite von 50*50 mm2 aufweisen sollte. Die Hacklänge von 15 - 30 mm ergibt Hackschnitzel, die einerseits gut für das Zerfasern geeignet sind und andererseits eine vollständige Trennung ermöglichen.
  • Eine vollständige Trennung von gehackten Blättern oder Stängel mittels eines Siebes ist nicht möglich. Die gehackten Fiederblätter haben eine Länge, die meist etwas größer ist als die Hacklänge, und eine Dicke von 0,4 mm. Die Fiederblätter werden durch die Hackung in der Breite vermindert und sind nicht mehr gefaltet. Die Stengelhackschnitzel sind 1 bis 12 mm dick und die Länge beträgt in etwa die der Hacklänge. Da beim Sieben vorzugsweise nach der Länge gesiebt wird, ist eine Trennung von Blatt und Stängel mittels eines Rollensiebes oder eines anderen Siebes nicht möglich. Das Flächengewicht der Blätter ist auf Grund der sehr geringen Dicke der Blätter deutlich niedriger als von den Stängeln. Daher ist es möglich mittels einer Luftsichtung die gehackten Wedel in Blätter und Stängel zu trennen, wobei ein Trennungsgrad von größer 98 % erreicht werden kann. Die Blätter mit dem geringeren Flächengewicht werden dabei durch die Luft mitgenommen während die schwereren Stängel nicht mit der Luft transportiert werden.
  • Die gelagerten Hackschnitzel werden dann im weiteren Prozess wie herkömmliche Laub- oder Nadelholzhackschnitzel verarbeitet. Eventuell können die Hackschnitzel noch vom Sand oder übergroßen Hackschnitzel durch Siebung gereinigt werden. Bei der Verarbeitung der Fasern hat sich eine Mischerbeleimung bewährt, da durch eine Mischerbeleimung Klebstoff eingespart werden kann und die Platte einen sehr homogenen Querschnitt aufweist. Feine und grobe Fasern werden im Mischer durch die Kaltklebrigkeit des Klebstoffes zusammengefügt, wodurch eine spätere Entmischung von feinen und groben Fasern verhindert wird. Durch die Begrenzung der Streuhöhe wird die Entmischung von feinen und groben Fasern ebenfalls vermieden. Die gehackten Blätter können kompostiert oder in speziellen Verbrennungsöfen thermisch verwertet werden.
  • Für das Ausscheiden des Anteils der Fiederblätter aus dem Herstellungsprozess sind nachstehende Gründe maßgebend: Die Fiederblätter besitzen einen hohen Aschegehalt von bis zu 20 % und die Stängel nur 5 %. Der hohe Aschegehalt führt zu einem starken Abrieb in den nachgeschalteten Maschinen, wie zum Beispiel zu einem Abrieb der Mahlscheiben in dem Refiner oder in den pneumatischen Transportleitungen. Weiterhin verursacht der Aschegehalt in der Platte Probleme bei der Verarbeitung wie zum Beispiel zur Werkzeugabstumpfung und Erhöhung der Brandgefahr beim Sägen und anderen spanenden Bearbeitungen. Weiterhin ist die Entsorgung der Platten bei einem hohem Aschegehalt problematisch, da die Platten nur in speziellen Verbrennungsöfen thermisch verwertet werden können. Falls die Blätter mit verwendet würden, müssten diese zusätzlich gewässert werden. Das Wässem würde zu einem hohen Wasserverbrauch und höheren Energiekosten in der Trocknung führen. Vor dem Zerfasern müssten die Partikel durch Erwärmung in einem Kocher mittels Wasserdampf plastifiziert werden. Falls die Partikel eine Feuchte niedriger als 30 % aufweisen, wird der kondensierte Wasserdampf von den Partikeln in die Zellwände eingelagert, welches zusätzlich zu einer Erweichung führt. Da die Blätter mit einer Wachsschicht überzogen sind, dauert die Wasseraufnahme und damit die Erweichung etwas länger als bei dem Stengelmaterial, welches bei kurzer Verweilzeit in dem Kocher zu einem höheren Energieverbrauch und höherem Staubanteil führt. Falls die Blätter verwendet würden, müssten diese daher zusätzlich gewässert werden. Das Wässern würde zu einem hohen Wasserverbrauch und höheren Energiekosten in der Trocknung führen. Bei gleichem Mahlscheibenabstand werden während der Zerfaserung von Blättern mehr kurze Fasern bzw. sehr feine Fasern erzeugt als während der Zerfaserung von Stängel. Die sehr feinen, kurzen Fasern beeinflussen nicht nur die Platteneigenschaften negativ. Auch die Presszeit wird durch feine, kurze Fasern verlängert.
  • Die Blätter weisen eine dunklere Farbe auf, wodurch auch die Platte dunkler wird, welches für die Verwendung der Platte problematisch ist. Dunkle Platten müssen mit Papieren höheren Flächengewichts beschichtet werden. Weiterhin vermindern die Blätter die mechanischen Eigenschaften der Platte (Querzugfestigkeit, Biegefestigkeit und Biege-E-Modul) und erhöhen die Quellwerte der Platten. Die Verminderung der mechanischen Eigenschaften ist auf den höheren Anteil an kürzeren Fasern, sowie an Zellen in den Fasern, die nur eine geringere Festigkeit aufweisen, auf einen niedrigeren pH-Wert und auf die Wachsschicht auf den Blättern zurückzuführen.
  • Dagegen ist die Lagerung und das Handling von gehackten Stengelmaterial problemlos möglich. Die Emteperiode von Wedel beträgt in der Regel 4 Monate im Jahr. Um die Rohstoffversorgung für die übrige Zeit des Jahres sicher zu stellen, müssen die Wedel bzw. die zerkleinerten Wedel gelagert werden. Eine Lagerung von einer größeren Menge an Hackschnitzeln ist problemlos auf dem Holzplatz in einem hohen Lagerhaufen möglich. Da das Schüttgewicht der Stengelhackschnitzel höher ist als von gehackten Blättern, ist die Lagerfläche von Stängeln auch geringer.
  • Vor dem längeren Lagern in einem hohem Haufen müssen die Hackschnitzel getrocknet werden, damit ein Verfaulen der Schnitzel verhindert wird. Das Trocknen ist in Ländern mit einem ariden Klima einfach durch eine Ausbreitung der Hackschnitzel auf einem Platz möglich. Dort müssen die Schnitzel nur wenige Tage verweilen, bevor sie eingesammelt und der Lagerung zugeführt werden. Das Trocknen kann vor oder nach dem Sichten erfolgen. Eine Lagerung der Wedel für die gesamte Jahresproduktion würde sehr viel Platz benötigen und einen hohen Aufwand für das Handling der Wedel erfordern, da die Wedel vor der Lagerung zu Bündeln geschnürt werden müssten.
  • Weiterhin hat sich herausgestellt, dass die Manipulation der gehackten Blätter schwieriger ist als von den Stängeln. So ist der Transport und der Austrag aus einem Bunker mittels Schnecken bei den Blättern kaum möglich, weit die Schnecken verstopfen. Ebenfalls treten Probleme mit der Stopfschnecke zum Kocher auf. Auch besteht bei der Verwendung von Blättern die Gefahr, dass der Kocher durch Brückenbildung verstopft.
  • Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Claims (6)

  1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Faserplatten aus Palmwedeln, bei dem die Palmwedeln zerhackt und das Hackgut mittels Luftsichtung in Stengelschnitzel und Fiederblätterschnitzel aufgeteilt und dabei der Anteil der Fiederblätterschnitzel zum überwiegenden Teil als Feingut ausgeschieden wird, die Stengelschnitzel werden anschließend zerfasert, getrocknet und in einem Mischer mit einem geeigneten Bindemittel und/oder in einer Blow-Line beleimt, das Stengelfaserbindemittelgemisch wird dann in eine Streustation überführt und daraus eine Pressgutmatte gestreut, die anschließend in einer kontinuierlichen oder taktweise arbeitenden Heizpresse unter Druck und Wärme zu einem Faserplattenstrang oder einer Faserplatte verpresst und ausgehärtet wird.
  2. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Faserplatten aus Palmwedeln, bei dem die Palmwedeln zerhackt und das Hackgut mittels Luftsichtung in Stengelschnitzel und Fiederblätterschnitzel aufgeteilt und dabei der Anteil der Fiederblätterschnitzel zum überwiegenden Teil als Feingut ausgeschieden wird, die Stengelschnitzel werden anschließend vorgewärmt, gekocht, zerfasert, getrocknet und in einen Mischer oder in einer Blow-Line beleimt, das Stengelfaserbindemftteigemisch wird dann ggf. gesichtet und in eine Streustation überführt, daraus eine Pressgutmatte gestreut, vorgepresst und anschließend in einer kontinuierlichen oder taktweise arbeitenden Heizpresse unter Druck und Wärme zu einem Faserplattenstrang oder einer Faserplatte verpresst und ausgehärtet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zerhacken der Palmwedeln ein Trommel- oder Scheibenhacker verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Luftsichter ein Zick-Zack-Kaskadensichter oder ein Querstromsichter Verwendung findet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuung der Pressgutmatte aus der Streustation mit einer freien Fallhöhe von minimal 200 mm erfolgt.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hackgut getrocknet und zur Vorratshaltung oder Zwischenlagerung in einem Haufen gelagert wird.
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