EP1441884A1 - Verfahren und vorrichtung zum benetzen von holzfasern mit einem bindemittelfluid - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum benetzen von holzfasern mit einem bindemittelfluid

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EP1441884A1
EP1441884A1 EP02802312A EP02802312A EP1441884A1 EP 1441884 A1 EP1441884 A1 EP 1441884A1 EP 02802312 A EP02802312 A EP 02802312A EP 02802312 A EP02802312 A EP 02802312A EP 1441884 A1 EP1441884 A1 EP 1441884A1
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EP
European Patent Office
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wood fibers
binder
fluid
guide tube
fibers
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EP02802312A
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English (en)
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Hans-Dieter Kehrmann
Michael Himmelreich
Holger Reinecke
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Fritz Egger GmbH and Co OG
Original Assignee
Fritz Egger GmbH and Co OG
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Publication date
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Publication of EP1441884B1 publication Critical patent/EP1441884B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
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    • Y10T156/12—Surface bonding means and/or assembly means with cutting, punching, piercing, severing or tearing
    • Y10T156/13—Severing followed by associating with part from same source
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    • Y10T428/249925—Fiber-containing wood product [e.g., hardboard, lumber, or wood board, etc.]
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    • Y10T428/24994—Fiber embedded in or on the surface of a polymeric matrix
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    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31971—Of carbohydrate
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    • Y10T428/31971—Of carbohydrate
    • Y10T428/31989—Of wood

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for wetting wood fibers with a binder fluid, in particular for dry gluing wood fibers.
  • the invention also relates to a method for producing a fiberboard and the fiberboard itself.
  • the invention relates to the application of a fluid to solid particles in a conveying air stream.
  • MDF Medium density fiberboard
  • HDF high density fiberboard
  • LDF very low density fiberboard
  • a pipe leads the mixture of steam, water and fibers from the refiner to the dryer.
  • the fibers In the blowline, the fibers have a very high speed in the range of 30 to 100 m / sec.
  • the sudden drop in pressure when the water vapor-water fiber mixture emerges from the blowline into the dryer supports the separation of the fibers. Fiber agglomerates can be separated so that the subsequent drying in a flow tube dryer effectively brings the fibers to a fiber moisture content of approx. 10%, based on the dry matter, in a few seconds.
  • Cyclones separate the dried fibers from the air flow and via conveyors they are fed to a classifier for the separation of lumps of glue, fiber agglomerates or also entrained packings that detach from the inner wall of the flow tube dryer and / or from the cyclones.
  • the dried fiber material treated in this way arrives at the molding line, where a low density (20 to 30 kg / m 3 ) fiber cake is formed.
  • a plate is formed in a press, which can have a thickness of 2 to 50 mm and a density between 60 to 1000 kg / m 3 .
  • the production technology known from the prior art described above provides for the binding agent to be added to the mixture of water and wood fibers in the blowpipe, that is to say on the way of the fibers between the refiner outlet and the dryer inlet.
  • the binder is therefore exposed to a high temperature of well over 100 ° C. for a certain time from the time it is fed to the fibers. This is significant in that the binder is to be hardened in the press by the action of temperature.
  • Common binders are condensation resins such as aminoplasts (urea-formaldehyde resin (UF), melamine-formaldehyde resin (MUF) or mixtures thereof) and / or isocyanates (eg PMDI).
  • the reactivity of the resins must be adapted to the increased temperature requirements in the course of gluing and drying in that they react very slowly. This is reflected in the hardening speed. If you compare the press factor (dwell time of the board in seconds per millimeter of board thickness in the press), that of an MDF board is in the range of 8 to 12 s / mm that of a particle board of comparable density and itself thickness of 4 s / mm. For this reason, a board press of the same size for chipboard has an output that is approximately 50% higher than that for MDF.
  • the high press factor for MDF is also influenced by other parameters such as heating, transport of steam from the outside to the middle of the board, evaporation behavior at the end of the press. The main influence, however, is the inert reactivity of the binder.
  • the binder in the blowpipe is exposed to water, so that the binders that can be used are also limited.
  • various binders which are suitable per se for the production of fiberboard, cannot or only to a limited extent be used for contact with water.
  • So-called encapsulated isocyanates are in use, which are suitable in principle for blowline gluing, but trouble-free driving over several days is not possible.
  • the blow pipe grows through Isocyanate reacting with water and the system must be shut down for cleaning.
  • the water in the blowpipe has a low pH, which results from the upstream boiling of the wood chips.
  • Aminoplasts such as urea-formaldehyde resins (UF) and melamine-formaldehyde resins (MF) are acid-curing, which leads to pre-curing in the blow line.
  • the present invention is based on the technical problem of improving the wetting of wood fibers with a binder.
  • the invention also generally consists in applying or wetting solid particles with a fluid, regardless of whether the particles are wood fibers and the fluid is a binding agent.
  • the description of the wetting of wood fibers with a binder fluid is thus given as a preferred application example.
  • the method for wetting wood fibers with a binder fluid according to claim 1 comprises the following steps.
  • the wood fibers are guided along a transport pipe with a transport air flow to a guide pipe in which a conveying air flow is generated.
  • the binder fluid is supplied from the outside and distributed in the guide tube within the conveying air flow, which preferably creates a binder mist.
  • the wood fibers are then conveyed and brought into contact with the distributed binder fluid in the conveying air stream, so that the wood fibers are at least partially wetted with the binder fluid.
  • the parameters temperature, pressure and humidity of the conveying air flow can be set for optimal wetting of the wood fibers, in particular adapted to the properties of the binder fluid.
  • the wood fibers in the guide tube are conveyed essentially vertically upward, as a result of which deposits on the side walls of the guide tube are reduced or even prevented.
  • an additive in the form of a fluid or in the form of a solid dispersed in a fluid can be added to the conveying air stream.
  • the wood fibers can thus also be at least partially wetted with the additive. This makes it easy to add additives such as dyes, hardeners or agents for better fire resistance.
  • the method described above can be applied to a method of manufacturing a fiberboard as follows.
  • the fiberboard is in particular a medium-density fiberboard (MDF), a high-density fiberboard (HDF) or a low-density fiberboard (LDF), which consist of at least a proportion of wood fibers and a proportion of binder.
  • MDF medium-density fiberboard
  • HDF high-density fiberboard
  • LDF low-density fiberboard
  • wood is digested in a cooker under the influence of temperature and pressure in a conventional manner.
  • the excluded wood is mechanically fiberized and the resulting mixture of water, steam and wood fibers is fed to a dryer with the help of a blow pipe.
  • the wood fibers are at least partially separated and dried in the dryer.
  • the separated and dried wood fibers produced in this way are then at least partially wetted in the dry state with a binder fluid using the method described above (dry gluing).
  • the wood fibers which are at least partially wetted with binder fluid, are subsequently used in a molding line for producing a molded cake and a fiberboard is produced from the molded cake using a press.
  • the process does not place any special requirements on upstream or downstream production processes. So it can be used for any type of ringing of a fluid onto a fiber or onto finely divided material that can be transported by means of an air stream.
  • An upstream drying of the material is just as imperative as further processing, e.g. Plate formation after the application of the fluid.
  • the method is therefore suitable, e.g. Apply binders to mineral fibers (rock wool insulation products), to glass fibers
  • Glass fiber insulation products or any kind of natural fibers (coconut, jute, hemp, sisal) for the production of insulation materials, fiber molded parts or the like, or any type of synthetic fibers.
  • fine-particle material such as wood dust, dust from mineral-containing material (sands, quartz sand, marble dust, corundum) or the like can be wetted with fluid.
  • the method is therefore suitable both as an independent device for applying a fluid to a material that can be transported by means of an air stream, and also for integrating this method into a manufacturing process.
  • the invention also relates to a fiberboard, in particular medium-density fiberboard (MDF), high-density fiberboard (HDF) or low-density fiberboard (LDF) consisting of at least a proportion of wood fibers and a proportion of binder.
  • MDF medium-density fiberboard
  • HDF high-density fiberboard
  • LDF low-density fiberboard
  • the fiberboard is characterized in that the proportion of the binder is less than 12% by weight, based on the dry matter, of the proportion of fibers.
  • the proportion of the binder is preferably less than 10% by weight, based on the dry mass, of that of the fiber proportion.
  • the proportion of the binder is less than 8% by weight, based on the dry matter, of that of the fiber proportion.
  • the binder can preferably be a urea-formaldehyde resin (UF), melamine-urea-formaldehyde resin (MUF) or an isocyanate (PMDI).
  • UF urea-formaldehyde resin
  • MAF melamine-urea-formaldehyde resin
  • PMDI isocyanate
  • other binders suitable for making a fiberboard can also be used.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a process sequence according to the invention for producing a fiberboard
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention for wetting solid particles, in particular wood fibers, with a fluid, in particular binder fluid,
  • Fig. 3 shows a second embodiment of a device according to the invention for wetting solid particles, in particular wood fibers with a fluid, in particular binder fluid and
  • Fig. 4 shows two arrangements of means for supplying the fluid, in particular binder fluid.
  • the fibers in the flow tube dryer 1 are dried in a known manner to a moisture level of, for example, 10%, based on the dry matter, required for the production process. Before drying, some of the binder and additives can already be applied to the fibers in a conventional manner in the blowpipe. Additives include waxes and paraffins for swelling compensation, agents for improved resistance to biological pests, To understand colorants for the individual color design of the finished plate or other liquid, solid and pasty components.
  • binders and additives in a known manner can also be dispensed with entirely, and the entire amount of binder and additives is applied to the fibers by the process according to the invention.
  • the required moisture, which the fibers should have after the dryer 1, can deviate from the usual moisture (approx. 5 to 15%).
  • the fibers After the dryer 1, the fibers reach the fiber cyclone 2 for separating the drying air.
  • a fiber blower 3 takes over the fibers here and conveys them into a riser tube 5, which is generally arranged vertically and into which transport air is additionally introduced by a blower 4.
  • the fibers In the riser pipe 5, the fibers are wetted with binder and other components such as e.g. Additives.
  • the wetted fibers then enter a cyclone 7 and a coarse material separator 8 (sifter) and are then fed to the usual further processing 9 such as shaping the fiber cake and pressing to form the plate.
  • Fig. 2 shows a performance example of a system for performing the method according to the invention.
  • the material 10 to be wetted is transported using a transport device 11 transferred into a pipeline 16.
  • the mass flow of the material 10 can be determined via a weighing device 13.
  • a blower 14 conveys the material 10, mixed with additional transport air 15, via a transport line 16 into a generally vertical riser pipe 17.
  • the amount of transport air 15 should be so large that trouble-free transport of the material 10 to the riser pipe 17 is ensured ,
  • the blower 14 also has the task of dissolving any agglomerates of the material that may be present.
  • At the end of the transport line 16 there can be a nozzle 18 for homogeneous distribution of the material 10 over the cross-sectional area of the riser tube 17, which nozzle can have special internals 19 for carrying the current to better fulfill this task.
  • the transport speed of the material 10 in the transport line 16 will be 20 m / sec and above in order to avoid deposits.
  • An air blower 20 supplies the riser pipe 17 with air 23 in sufficient quantity to convey the material 10.
  • Air is not to be understood exclusively as air in the sense of ambient air, but any type of gases and mixtures thereof.
  • the air 23 can, if desired, be heated with a heating register 41. It is also conceivable to bring the humidity of the air 23 into a desired range using devices 40 for setting the same. These devices 40 can consist, for example, of water injection or steam injection if the absolute atmospheric humidity is to be increased. However, cooling devices for condensing water vapor are required to lower the absolute air humidity equally conceivable.
  • the device 40 can, of course, also be arranged after the heating register 41.
  • the air 23 supplied to the blower 20 may be ambient air or may come from another process, such as e.g. from a combustion process, exhaust air from a gas turbine or exhaust air from any other manufacturing process. A mixture of different exhaust air flows is also possible. In any case, it is a prerequisite that any gaseous, vaporous or solid impurities present do not interfere with the function and mode of operation of the device according to the invention. In particular, disturbances can be caused by solid and vaporous impurities, which lead to caking on the inner walls of the entire device and in particular in the air blower 20.
  • the air 23 coming from the air blower 20 leads an air line 21 to the riser pipe 17.
  • Baffles 22 are intended to ensure or ensure distribution of the air 23 over the cross-sectional area of the riser pipe 17 in order to set a flow profile which is favorable for carrying out the method. This can be homogeneous or have strong differences between the edge and the core area.
  • the flow distribution does not necessarily have to be homogeneous. It may be necessary to distribute the devices to the flow direction behind the internals 22, e.g. the nozzle 18 and the internals 19 to coordinate.
  • Baffles 22 for directing the air flow are also conceivable at other points, for example in the riser 17. But it has to in the case of an arrangement in areas in which fluid and / or material are already present, it should be taken into account that contamination and / or wear of the internals 22 are possible, which impair the functioning of the device according to the invention.
  • the air 23 mixes with the material 10 and the transport air 15.
  • the speed in the riser pipe 17 is selected as a function of the aerodynamic properties of the material so that on the one hand a transport of the material 10 is made possible, but on the other hand agglomerates of the material can sink , Devices 24 are provided for discharging these agglomerates.
  • the agglomerates 25 discharged can, depending on the nature of the material flow 10
  • Transport device 11 are supplied, if necessary, the agglomerates 25 are dissolved in a processing plant 26.
  • the device 24 is shown here as a collecting cone converging downwards, but any other embodiment is conceivable, e.g. a conveyor belt in the bottom region of the riser pipe 17 or a screw discharge device.
  • the mixture of material 10, transport air 15 and conveying air 23 freed of agglomerates flows further in the riser pipe 17 to the fluid wetting unit 27.
  • This consists of a plurality of nozzles 28 which distribute the fluid 30 as a fine fluid mist 29 over the cross-sectional area of the riser pipe 17.
  • a pump 31 conveys the fluid 30 from a storage tank 32 to the nozzles 28.
  • High-pressure nozzles based on the airless principle have proven themselves as nozzles, but atomizing devices based on all other principles are also possible, such as air atomizing nozzles or rotary atomizers. High-pressure nozzles based on the airless principle and rotary atomizers do not require any additional medium, such as air, in order to form the required spray mist 29.
  • the pump 31 supplies the fluid 30 to the nozzles 28.
  • the pressure depends on the rheological properties of the fluid 30 and the requirements for the fluid mist 29 with regard to the diameter of the individual fluid droplets.
  • the fluid droplets are deposited on the material 10 and wet it. Wetting can be assisted by the presence of an electrical potential difference between the fluid droplets and the material. Differences in potential can be achieved by friction or by applying different voltage potentials.
  • Such a device 33 is indicated schematically in that the lines for the fluid 30 from the pump 31 to the fluid wetting unit 27 are at ground potential.
  • the fluid wetting unit 27 consists of a plurality of nozzles 28 which are attached to the side facing away from the flow.
  • the material 10 wetted with fluid 30 arrives in a material separator 34 for the separation of air flow and is fed to a further processing or storage 35.
  • the excess air 36 of the material separator 34 is either released into the environment as exhaust air 38 (possibly after exhaust air cleaning has taken place) or fed back into the process as return air 37.
  • the ratio of exhaust air 38 to return air 37 is set by means of the two control flaps 39.
  • the cross sections of the transport line 16 and the riser pipe 17 are preferably rotationally symmetrical, but any other cross-sectional shape is also conceivable, e.g. square, rectangular, polygonal or elliptical.
  • FIG. 3 shows an embodiment for the application of binders or additives to wood fibers.
  • Dried wood fibers from the dryer are separated from the dryer air in cyclone 101 and discharged from it by means of a rotary valve 102.
  • the wood fibers 103 usually have a moisture content in the range between 5 to 15%.
  • a conveyor belt 104 takes over the wood fibers and conveys them to the fiber transport line 105.
  • the fiber blower 106 brings the wood fibers 103 together with the transport air 107 to the nozzle 108, which releases the fibers into the riser pipe 109 parallel to the axis.
  • the diameter of the transport line 105 is significantly smaller than that of the riser pipe 109.
  • a diameter ratio of D1: D2 3: 1 to 7: 1, in particular 4: 1 to 6: 1, preferably of about 5: 1, has been found to be favorable ,
  • An air blower 110 supplies air to the riser pipe 109.
  • the bypass line 111 is used to regulate the amount of air in the riser pipe 109 and, depending on the position of the control flap 112, leads a partial flow of air past the riser pipe 109 and opens into the riser pipe before it enters the cyclone 113. This ensures that, on the one hand, the cyclone 113 operates at the ideal working point regardless of the amount of air passed through the riser 109 and, on the other hand, the amount of air required for optimal functioning of the device is present in the riser 109.
  • Baffles 114 in the inlet area of the riser pipe 109 are intended to distribute the inflowing air 115 over the cross section in a known manner. In the area of the nozzle 108, the transport air 107, the wood fibers 103 and the air 115 mix and move up the pipe.
  • a vertical arrangement of the riser pipe 109 offers certain advantages for this type of material, a horizontal or inclined arrangement is also conceivable.
  • a binder 116 is conveyed by a pump 118 from the storage container 117 into a distribution pot 119. This supplies a plurality of nozzle lances 120 on which a large number of airless high-pressure nozzles are arranged.
  • the number of nozzles is about 20 to 50 pieces per 1000 kg Wood fibers that are passed through the plant every hour.
  • the pressure range of the nozzles is between 10 and 80 bar, preferably between 20 and 40 bar.
  • Fig. 3 shows the position of the nozzle lances after the nozzle 108, whereby a contact of the nozzle lances 120 and the nozzles 121 with the wood fibers is possible.
  • An arrangement at the level of the nozzle 108 or below to avoid contact with the wood fibers is also conceivable.
  • FIG. 4 shows in section the arrangement of the lances 120 in the riser pipe 109.
  • a star-shaped arrangement (FIG. 4a) of the lances 120 with the nozzles 121 is just as conceivable as a parallel arrangement (FIG. 4b).
  • the wood fibers 103 flow in FIG. 3 in the riser pipe 109 through the binder mist 122, as a result of which the fibers are uniformly wetted.
  • the cyclone 113 separates the fibers from the air flow.
  • the exhaust air from the cyclone can be fed back to the fan 110 via the return air line 123 depending on the position of the control flap 125, excess air is discharged to the environment via line 124.
  • the heating register 126 enables the air 115 to be heated.
  • the wood fibers 103a glued in this way are fed to further production.
  • additives can also be applied to the wood fibers.
  • One possibility is the supply as a mixture of binder and additives, a separate supply with two separate application systems 120 and 131 and separate nozzle levels is also possible.
  • Fig. 3 shows this variant with the device 130, wherein the fog zone of the additives can be spatially separated from the fog zone 122.
  • the fibers come from a conventional MDF production line using the dry process. Gluing via the blowpipe is possible as well as gluing exclusively via the dry gluing device.
  • the guide tube is designed as a vertical riser pipe with a diameter ratio of the riser pipe to the transport pipe of 3: 1.
  • the air speed in the transport line is about 8 - 12 m / s, that of the conveying air flow in the riser pipe between 20 and 30 m / s.
  • Glue quantity 12% by weight solid resin on dry wood pulp
  • Wax emulsion 0.6% solid wax based on
  • Wood fiber dry mass Plate thickness 15mm Flexural strength: 35N / mm 2 Flexural modulus: 3500 N / mm 2 Cross tensile strength: 1.00 N / mm 2 24-hour swelling: 9.0%
  • the gluing was then changed to the extent that 4.5% of the amount of glue, based on the dry matter, was metered in via the blow line and 4.5% over the
  • the properties of the plate produced in this way did not change significantly.
  • the binder which was applied via the dry gluing device was significantly more reactive than that of the blowpipe gluing, whereby the pressing factor could be reduced by approximately 15% from 10 s / mm to 8.5 s / mm.
  • the gluing was then changed to the extent that the total amount of binder of 5.5%, based on the dry wood mass, was applied with the dry gluing device.
  • the press factor could be reduced to 7 s / mm.
  • the properties of the plate produced in this way did not change significantly
  • HDF boards are manufactured using conventional blowpipe gluing with the following properties: Density 900 kg / m 3
  • Wax emulsion 1.8% solid wax based on
  • the gluing was then changed as described in Example 1 to a ratio of blowpipe gluing: dry gluing of 6%: 5%.
  • the properties of the HDF board produced in this way did not change significantly.
  • the press factor was reduced from 9 s / mm to 7.5 s / mm.
  • the gluing was then changed to the extent that the total amount of binder of 8%, based on the dry wood mass, was applied with the dry gluing device.
  • the press factor could be reduced to 6.3 s / mm.
  • the properties of the plate produced in this way did not change significantly.
  • LDF boards are produced with an isocyanate as a binder. Specifically, it is a vapor-permeable fiberboard that is particularly suitable for roof and wall formwork.
  • the panel properties were as follows: Density 625 kg / m 3 board thickness: 15mm glue quantity: 5%
  • Wax emulsion 2.2% by weight solid wax
  • Water vapor diffusion resistance number approx. 11
  • Heat transfer coefficient k 6.7 m 2 K / W transverse tensile strength: 0.35 N / mm 2 bending strength: 17.8 N / mm 2 bending modulus of elasticity: 2150 N / mm 2 24-hour swelling: 9.0%
  • the gluing was varied as shown in the following table without a significant change in the plate properties:

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid
Die der Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid, insbesondere zum Trockenbeleimen von Holzfasern. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Herstellen einer Faserplatte sowie die Faserplatte selbst.
Verallgemeinert ausgedrückt, betrifft die Erfindung das Auftragen eines Fluides auf Feststoffpartikel in einem Förderluftstrom.
Die Herstellung von Faserplatten wie z.B.
Mitteldichtefaserplatte (MDF) , Hochdichtefaserplatte (HDF) und Faserplatten von sehr geringer Dichte (LDF) nach dem Trockenverfahren ist bekannt. Stückiges Holz wird im Kocher durch die Einwirkung von Druck und Temperatur in einer gesättigten Dampfatmosphäre aufgeschlossen. Das so erweichte stückige Holz gelangt in den Refiner, in welchem eine mechanische Zerfaserung in feine Holzfasern erfolgt.
Eine Rohrleitung, das sogenannte Blasrohr oder die Blowline, führt das Gemisch aus Dampf, Wasser und Fasern vom Refiner zum Trockner. In der Blowline weisen die Fasern eine sehr hohe Geschwindigkeit im Bereich von 30 bis 100 m/sec auf. Der plötzliche Druckabfall beim Austritt des Wasserdampf-Wasser-Fasergemisches aus der Blowline in den Trockner unterstützt die Vereinzelung der Fasern. Faseragglomerate können so vereinzelt werden, so dass die anschließende Trocknung im Stromrohrtrockner die Fasern effektiv in wenigen Sekunden auf eine Faserfeuchte um ca. 10%, bezogen auf die Trockenmasse, bringt.
Zyklone trennen die getrockneten Fasern vom Luftstrom und über Fördereinrichtungen werden diese einem Sichter zur Abtrennung von Leimklumpen, Faseragglomeraten oder auch mitgerissenen Anpackungen zugeführt, die sich von der Innenwand des Stromrohrtrockners und/oder von den Zyklonen lösen. Das so behandelte getrocknete Fasermaterial gelangt zur Formstraße, wo ein Faserkuchen von geringer Dichte (20 bis 30 kg/m3) geformt wird. Unter Einwirkung von Druck und Temperatur wird in einer Presse eine Platte geformt, die eine Stärke von 2 bis 50 mm und eine Dichte zwischen 60 bis 1000 kg/m3 aufweisen kann.
Die zuvor beschriebene aus dem Stand der Technik bekannte Herstellungstechnologie sieht das Zuführen des Bindemittels zum Gemisch aus Wasser und Holzfasern im Blasrohr vor, also auf dem Weg der Fasern zwischen Refinerausgang und Trocknereingang. Das Bindemittel ist daher ab dem Zuführen zu den Fasern für gewisse Zeit einer hohen Temperatur von weit über 100 °C ausgesetzt. Das ist insofern bedeutend, da das Bindemittel in der Presse durch die Einwirkung von Temperatur zur Härtung gebracht werden soll. Übliche Bindemittel sind Kondensationsharze wie Aminoplaste (Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF) , Melamin-Formaldehyd-Harz (MUF) oder Mischungen davon) und/oder Isocyanate (z.B. PMDI) . Die Reaktionsfähigkeit der Harze muss den erhöhten Temperaturanforderungen im Zuge des Beleimens und Trocknens insofern angepasst sein, dass diese sehr träge reagieren. Das spiegelt sich in der Härtungsgeschwindigkeit wider. Vergleicht man den Pressfaktor (Verweilzeit der Platte in Sekunden je Millimeter Plattenstärke in der Presse) so liegt jener einer MDF-Platte im Bereich um 8 bis 12 s/mm jener einer Spanplatte von vergleichbarer Dichte und selber Stärke um 4 s/mm. Daher verfügt eine Plattenpresse mit derselben Größe für Spanplatte eine um ca. 50% höhere Leistung als jene für MDF. Darüber hinaus wird der hohe Pressfaktor für MDF auch von anderen Parametern wie z.B. Durchwärmung, Dampftransport von außen zur Plattenmitte, Ausdampfverhalten am Pressende, beeinflusst. Der wesentliche Einfluss ist jedoch die träge Reaktivität des Bindemittels .
Versuche der Beschleunigung mit z.B. Härtern oder einer anderen Herstellungsweise der Harze, haben bisher keine Erfolge gebracht, da dadurch die damit verbundene Voraushärtung im Trockner keine Verbesserung der mechanischen Platteneigenschaften oder keine Verringerung des Pressfaktors und/oder keine Verringerung der benötigten Leimmenge erreicht werden konnte.
Zudem ist das Bindemittel im Blasrohr Wasser ausgesetzt, so dass die einsetzbaren Bindemittel auch in soweit eingeschränkt sind. Denn verschiedene Bindemittel, die an sich für die Herstellung von Faserplatten geeignet sind, sind für einen Kontakt mit Wasser nicht oder nur eingeschränkt einsetzbar. Dies gilt insbesondere für Isocyanate. Zwar sind sogenannte gekapselte Isocyanate in Verwendung, die sich prinzipiell für eine Blowlinebeleimung eignen, doch ist eine störungsfreie Fahrweise über mehrere Tage nicht möglich. In der Regel wächst das Blasrohr durch mit Wasser reagierendes Isocyanat zu und die Anlage muss zur Reinigung abgestellt werden.
Das im Blasrohr befindliche Wasser weist einen geringen pH- Wert auf, der aus der vorgeschaltenen Kochung der Hackschnitzel resultiert. Aminoplaste wie Harnstoff- Formaldehyd-Harze (UF) und Melamin-Formaldehyd-Harze (MF) sind säurehärtend, wodurch es bereits in der Blasleitung zu einer Voraushärtung kommt .
Der vorliegenden Erfindung liegt nun das technische Problem zugrunde, das Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittel zu verbessern.
Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 18 gelöst. Im folgenden wird die Erfindung zunächst anhand der einzelnen Verfahrensschritte näher erläutert, bevor die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wird.
Über die konkret auf das Benetzen von Holzfasern gerichteten und nachfolgend beschriebenen Verfahren und Vorrichtung hinaus besteht die Erfindung auch allgemein in einem Auftragen oder Benetzen von Feststoffpartikeln mit einem Fluid, unabhängig davon, ob die Partikel Holzfasern sind und das Fluid ein Bindemittel luid ist. Die Beschreibung des Benetzens von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid erfolgt somit als bevorzugtes Anwendungsbeispiel . Das Verfahren zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid nach Anspruch 1 umfasst die folgenden Schritte.
Die Holzfasern werden entlang eines Transportrohres mit einem Transportluftstrom zu einem Führungsrohr geführt, in dem ein Förderluftstrom erzeugt wird. Das Bindemittelfluid wird von außen zugeführt und im Führungsrohr innerhalb des Förderluftstromes verteilt, wodurch vorzugsweise ein Bindemittelnebel entsteht. Die Holzfasern werden dann im Förderluftstrom zusammen mit dem verteilten Bindemittelfluid gefördert und in Kontakt damit gebracht, so dass die Holzfasern zumindest teilweise mit dem Bindemittelfluid benetzt werden.
Da der Förderluftstrom ausschließlich einem Fördern der Holzfasern dient, können die Parameter Temperatur, Druck und Feuchtigkeit des Förderluftstroms für ein optimales Benetzen der Holzfasern, insbesondere angepasst an die Eigenschaften des Bindemittelfluides eingestellt werden. Dieses hat den Vorteil, dass effektiver die Menge des den Holzfasern hinzugefügten Bindemittelfluides sehr genau eingestellt werden kann. Dieses kann insbesondere auch hinsichtlich der Eigenschaften des Bindemittelfluides erfolgen, so dass der Anteil des Bindemittels am Gewichtsanteil der Holzfasern gegenüber bisherigen Verfahren verringert werden kann.
In bevorzugter Weise werden die Holzfasern im Führungsrohr im wesentlichen senkrecht nach oben gefördert, wodurch Ablagerungen an Seitenwänden des Führungsröhres vermindert oder gar verhindert werden. Beispielsweise kann ein Additiv in Form eines Fluides oder in Form eines in einem Fluid dispergierten Feststoffes dem Förderluftstrom zugefügt werden. Die Holzfasern können somit zusätzlich zum Bindemittelfluid auch mit dem Additiv zumindest teilweise benetzt werden. Dadurch ist ein Hinzufügen von Additiven wie Farbstoffen, Härtern oder Mitteln zur besseren Brandbeständigkeit in einfacher Weise möglich.
Das zuvor beschriebene Verfahren lässt sich folgendermaßen bei einem Verfahren zum Herstellen einer Faserplatte anwenden. Bei der Faserplatte handelt es sich insbesondere um eine mitteldichte Faserplatte (MDF) , eine hochdichte Faserplatte (HDF) oder eine Faserplatte mit geringer Dichte (LDF) , die zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem Anteil Bindemittel bestehen.
Zunächst wird in herkömmlicher Weise Holz in einem Kocher unter Einwirkung von Temperatur und Druck aufgeschlossen. Das ausgeschlossene Holz wird mechanisch zerfasert und das so entstandene Gemisch aus Wasser, Wasserdampf und Holzfasern wird mit Hilfe eines Blasrohres einem Trockner zugeführt. Die Holzfasern werden im Trockner zumindest teilweise vereinzelt und getrocknet.
Die so erzeugten vereinzelten und getrockneten Holzfasern werden dann mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens in trockenem Zustand mit einem Bindemittelfluid zumindest teilweise benetzt (Trockenbeleimung) .
Nachfolgend werden die zumindest teilweise mit Bindemittelfluid benetzten Holzfasern einer Formstraße für ein Herstellen eines Formkuchens zugeführt und aus dem Formkuchen wird mit Hilfe einer Presse eine Faserplatte erzeugt .
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid in einem separaten Verfahrensschritt nach dem Vereinzeln und Trocknen der Holzfasern eröffnet die Möglichkeit, die Holzfasern gezielt mit dem Bindemittel oder auch mit weiteren Additiven zu benetzen. Dadurch lassen sich die Eigenschaften der herzustellenden Faserplatte verbessern.
Das Verfahren setzt prinzipiell keine besonderen Anforderungen an vorgeschaltene oder nachgeschaltene Fertigungsprozesse. So kann es für jede Art des Auf ringens eines Fluides auf eine Faser oder auf feinstückiges, mittels eines Luftstrom transportfähigen Materials angewandt werden. Ein vorgeschaltetes Trocknen des Materials ist ebenso wenig zwingend erforderlich, wie eine Weiterverarbeitung, z.B. Plattenformung nach dem Aufbringen des Fluides. Demnach ist das Verfahren geeignet, z.B. Bindemittel aufzubringen auf Mineralfasern (Steinwolledämmprodukte) , auf Glasfasern
(Glasfaserdämmprodukte) oder auf jede Art natürliche Fasern (Kokos, Jute, Hanf, Sisal) zur Herstellung von Dämmstoffen, Faserformteile oder ähnliches, oder auch auf jede Art synthetischer Fasern. Ebenso kann feinstückiges Material wie z.B. Holzstaub, Staub aus mineralhaltige Material (Sande, Quarzsand, Marmorstaub, Korund) oder ähnliches mit Fluid benetzt werden. Das Verfahren eignet sich also sowohl als eigenständige Vorrichtung zum Aufbringen eines Fluides auf ein mittels eines Luftstrom transportfähigen Materials, als auch für eine Integration dieses Verfahrens in einen Fertigungsprozess .
Die Erfindung betrifft auch eine Faserplatte, insbesondere mitteldichte Faserplatte (MDF) , hochdichte Faserplatte (HDF) oder Faserplatte mit geringer Dichte (LDF) bestehend zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem Anteil Bindemittel. Die Faserplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels kleiner als 12 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils ist. Vorzugsweise ist der Anteil des Bindemittels kleiner als 10 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils. Insbesondere ist der Anteil des Bindemittels kleiner als 8 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils.
Somit kann eine Faserplatte mit einem geringeren Bindemittelanteil als bisher erzeugt werden, wodurch neben Kosteneinsparungen bei der Herstellung auch bessere umweltbezogene Eigenschaften erreicht werden.
Das Bindemittel kann dabei vorzugsweise ein Harnstoff- Formaldehyd-Harz (UF) , Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz (MUF) oder ein Isocyanat (PMDI) sein. Jedoch können auch anderer Bindemittel, die geeignet sind, eine Faserplatte herzustellen, ebenfalls verwendet werden.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wozu auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes zum Herstellen einer Faserplatte,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Benetzen von Feststoffpartikeln, insbesondere Holzfasern mit einem Fluid, insbesondere Bindemittelfluid,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Benetzen von Feststoffpartikeln, insbesondere Holzfasern mit einem Fluid, insbesondere Bindemittelfluid und
Fig. 4 zwei Anordnungen von Mitteln zum Zuführen des Fluides, insbesondere Bindemittelfluides .
Fig. 1 zeigt ein Prinzipschema, wie z.B. die Vorrichtung zum Benetzen der Holzfasern in einem bestehenden Fertigungsprozess zur Herstellung von Faserplatten nach dem Trockenverfahren integriert werden kann. Das Trocknen der Fasern im Stromrohrtrockner 1 erfolgt in bekannter Weise auf eine für den Fertigungsprozess erforderliche Feuchtigkeit von beispielsweise 10 % bezogen auf die Trockenmasse. Vor dem Trocknen können bereits ein Teil des Bindemittels und der Additive auf die Fasern in üblicher Weise im Blasrohr aufgebracht werden. Unter Additiven sind Wachse und Paraffine zur Quellungsvergütung, Mittel zur verbesserten Resistenz gegen biologische Schädlinge, Färbemittel zur individuellen Farbgestaltung der fertigen Platte oder sonstige flüssige, feste und pastöse Komponenten zu verstehen.
Auf das Aufbringen von Bindemitteln und Additiven in bekannter Weise, kann aber auch vollständig verzichtet werden und es wird die gesamte Menge an Bindemittel und Additiven nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die Fasern aufgebracht. Die erforderliche Feuchtigkeit, die die Fasern nach dem Trockner 1 aufweisen sollen, kann von der üblichen Feuchtigkeit (ca. 5 bis 15 %) durchaus abweichen. Im Zuge der Behandlung der Holzfasern durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Faserfeuchte ideal an den nachgeschaltenen Prozess der Plattenherstellung anzupassen.
Nach dem Trockner 1 gelangen die Fasern zum Abtrennen der Trocknungsluft in den Faserzyklon 2. Ein Fasergebläse 3 übernimmt hier die Fasern und fördert diese in ein in der Regel senkrecht angeordnetes Steigrohr 5, in das zusätzlich Transportluft von einem Gebläse 4 eingebracht wird. Im Steigrohr 5 erfolgt mittels einer Vielzahl von Düsen in einer Nebelzone 6 das Benetzen der Fasern mit Bindemittel und anderen Komponenten wie z.B. Additiven. Die benetzten Fasern gelangen dann in einen Zyklon 7 und einen Grobgutabscheider 8 (Sichter) und werden dann der üblichen Weiterverarbeitung 9 wie Formung des Faserkuchens und Pressen zur Plattenformung zugeführt .
Fig. 2 zeigt ein Aufführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das zu benetzende Material 10 wird mit einer Transportvorrichtung 11 in eine Rohrleitung 16 überführt. Der Massenstrom des Materials 10 kann über eine Wägevorrichtung 13 bestimmt werden. Ein Gebläse 14 fördert das Material 10, vermischt mit zusätzlicher Transportluft 15, über eine Transportleitung 16 in ein in der Regel senkrecht stehendes Steigrohr 17. Die Menge der Transportluft 15 soll so groß sein, dass ein störungsfreier Transport des Materials 10 zum Steigrohr 17 gewährleistet ist. Das Gebläse 14 hat zudem die Aufgabe, möglicherweise vorhandene Agglomerate des Materials aufzulösen. Am Ende der Transportleitung 16 kann sich zur homogenen Verteilung des Materials 10 über die Querschnittsfläche des Steigrohres 17 eine Düse 18 befinden, die über spezielle Einbauten 19 zum Stromführen zur besseren Erfüllung dieser Aufgabe verfügen kann.
Die Transportgeschwindigkeit des Materials 10 in der Transportleitung 16 wird - um Ablagerungen zu vermeiden - um 20 m/sec und darüber betragen. Ein Luftgebläse 20 führt dem Steigrohr 17 Luft 23 in ausreichender Menge zur Förderung des Materials 10 zu. Unter Luft ist nicht ausschließlich Luft im Sinne von Umgebungsluft zu verstehen, sondern jede beliebige Art von Gasen und Mischungen davon. Die Luft 23 kann, falls gewünscht, mit einem Heizregister 41 erwärmt werden. Ebenso ist es denkbar, die Feuchtigkeit der Luft 23 mit Vorrichtungen 40 zur Einstellung der selben in einen gewünschten Bereich zu bringen. Diese Vorrichtungen 40 können beispielsweise aus einer Wassereindüsung oder einer Dampfinjektion bestehen, sofern die absolute Luftfeuchtigkeit erhöht werden soll. Zur Absenkung der absoluten Luftfeuchtigkeit sind Kühleinrichtungen zur Kondensation von Wasserdampf aber ebenso denkbar. Die Vorrichtung 40 kann verständlicher Weise auch nach dem Heizregister 41 angeordnet sein.
Die Luft 23, die dem Gebläse 20 zugeführt wird, kann Umgebungsluft sein oder aus einem anderen Prozess stammen, wie z.B. aus einem Verbrennungsprozess, Abluft aus einer Gasturbine oder Abluft aus irgend einem anderen Herstellungsprozess . Auch eine Mischung verschiedener Abluftströme ist möglich. Voraussetzung ist jedenfalls, dass möglicherweise vorhandene gasförmige, dampfförmige oder feste Verunreinigungen die Funktion und Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht stören. Insbesondere können Störungen durch feste und dampfförmige Verunreinigungen hervorgerufen werden, die zum Anbacken an den Innenwandungen der gesamten Vorrichtung und insbesondere im Luftgebläse 20 führen.
Die vom Luftgebläse 20 kommende Luft 23 führt eine Luftleitung 21 dem Steigrohr 17 zu. Einbauten 22 sollen eine Verteilung der Luft 23 über die Querschnittsfläche des Steigrohr 17 bewerkstelligen bzw. sicherstellen, um ein für die Durchführung des Verfahrens günstiges Strömungsprofil einzustellen. Dieses kann homogen sein oder starke Unterschiede zwischen dem Rand- und dem Kernbereich aufweisen. Die Strömungsverteilung muss nicht zwingend homogen sein. Es kann erforderlich sein, die Verteilung auch auf die Strömungsrichtung hinter den Einbauten 22 befindliche Vorrichtungen, wie z.B. die Düse 18 und die Einbauten 19, abzustimmen.
Einbauten 22 zur Lenkung des Luftstromes sind auch an anderen Stellen wie z.B. im Steigrohr 17 denkbar. Doch muss im Falle einer Anordnung in Bereichen, in denen bereits Fluid und/oder Material vorhanden sind, berücksichtigt werden, dass Verschmutzungen und/oder Verschleiß der Einbauten 22 möglich sind, welche die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beeinträchtigen.
Im Steigrohr 17 vermischen sich die Luft 23 mit dem Material 10 und der Transportluft 15. Die Geschwindigkeit im Steigrohr 17 wird in Abhängigkeit der aerodynamischen Eigenschaften des Materials so gewählt, dass einerseits ein Transport des Materials 10 ermöglicht wird, andererseits aber Agglomerate des Materials absinken können. Zum Austragen dieser Agglomerate sind Vorrichtungen 24 vorhanden. Die ausgetragenen Agglomerate 25 können je nach Beschaffenheit dem Materialstrom 10 der
Transportvorrichtung 11 zugeführt werden, erforderlichen Falls erfolgt eine Auflösung der Agglomerate 25 in einer Aufbereitungsanlage 26.
Die Vorrichtung 24 ist hier als nach unten zusammenlaufender Sammelkonus dargestellt, aber jede andere Ausführungsform ist denkbar wie z.B. ein Transportband im Bodenbereich des Steigrohres 17 oder eine Schneckenaustragsvorrichtung .
Das von Agglomeraten befreite Gemisch aus Material 10, Transportluft 15 und Förderluft 23 strömt im Steigrohr 17 weiter zur Fluidbenetzungseinheit 27. Diese besteht aus einer Vielzahl von Düsen 28, welche das Fluid 30 als einen feinen Fluidnebel 29 über die Querschnittsfläche des Steigrohres 17 verteilen. Dazu fördert eine Pumpe 31 das Fluid 30 aus einem Vorratstank 32 zu den Düsen 28. Als Düsen 28 haben sich Hochdruckdüsen nach dem Airless- Prinzip bewährt, aber auch Zerstäubungsvorrichtungen nach allen anderen Prinzipien sind möglich wie z.B. Luftzerstäubungsdüsen oder Rotationszerstäuber. Hochdruckdüsen nach dem Airless-Prinzip und Rotationszerstäubern erfordern kein zusätzliches Medium wie z.B. Luft, um den erforderlichen Sprühnebel 29 auszubilden.
Die Pumpe 31 führt den Düsen 28 das Fluid 30 zu. Der Druck hängt von den rheologischen Eigenschaften des Fluides 30 und den Anforderungen an den Fluidnebel 29 hinsichtlich des Durchmessers der einzelnen Fluidtröpfchen ab.
Während das Material 10 durch den Fluidnebel 29 befördert wird, schlagen sich die Fluidtröpfchen am Material 10 nieder und benetzen dieses. Das Benetzen kann durch das Vorhandensein eines elektrischen Potentialunterschiedes zwischen den Fluidtröpfchen und dem Material unterstützt werden. Potentialunterschiede können durch Reibung oder das Anlegen verschiedener Spannungspotentiale erreicht werden. Schematisch angedeutet ist eine solche Vorrichtung 33 dadurch, dass die Leitungen für das Fluid 30 von der Pumpe 31 zur Fluidbenetzungseinheit 27 auf Erdpotential liegt.
Zur Unterstützung der Bildung von Potentialunterschieden können bestimmte Bauteile aus einem speziellen Werkstoff gefertigt sein oder über eine spezielle Beschichtung verfügen. Als spezielle Materialien kommen solche in Betracht, die aufgrund der Reibung der Besonders geeignet sind dafür das Gebläse 14, die Transportleitung 16, die Düse 18 und die Einbauten 19, sowie die Fluid führenden Teile 27, 28, 31 und 32. Die Fluidbenetzungseinheit 27 besteht aus einer Vielzahl von Düsen 28, die an der strömungsabgewandten Seite angebracht sind.
Das mit Fluid 30 benetzte Material 10 gelangt zur Abtrennung von Luftstrom in einen Materialabscheider 34 und wird einer weiteren Verarbeitung oder Lagerung 35 zugeführt. Die Überluft 36 des Materialabscheiders 34 wird entweder an die Umgebung als Abluft 38 abgegeben (eventuell nach erfolgter Abluftreinigung) oder dem Prozess als Rückluft 37 wieder zugeführt.
Das Verhältnis von Abluft 38 zur Rückluft 37 wird mittels den beiden Regelklappen 39 eingestellt.
Die Querschnitte der Transportleitung 16 und des Steigrohres 17 sind bevorzugt rotationssymmetrisch, aber auch jede andere Querschnittform ist denkbar wie z.B. quadratisch, rechteckförmig, polygonförmig oder elliptisch.
Eine Ausführungsform für das Aufbringen von Bindemittel bzw. Additiven auf Holzfasern zeigt die Fig. 3. Getrocknete Holzfasern aus dem Trockner werden im Zyklon 101 von der Trocknerluft getrennt und von diesem mittels einer Zellradschleuse 102 ausgetragen. Die Holzfasern 103 weisen üblicherweise eine Feuchtigkeit im Bereich zwischen 5 bis 15 % auf. Ein Transportband 104 übernimmt die Holzfasern und fördert diese zur Fasertransportleitung 105. Das Fasergebläse 106 bringt die Holzfasern 103 zusammen mit der Transportluft 107 zur Düse 108, welche die Fasern achsparallel in das Steigrohr 109 entlässt. Der Durchmesser der Transportleitung 105 ist deutlich geringer, als jener des Steigrohres 109. Ein Durchmesserverhältnis von D1:D2 = 3:1 bis 7:1, insbesondere 4:1 bis 6:1, vorzugsweise von etwa 5:1 hat sich als günstig herausgestellt .
Ein Luftgebläse 110 führt dem Steigrohr 109 Luft zu. Zur Regelung der Luftmenge im Steigrohr 109 dient die Umgehungsleitung 111, die in Abhängigkeit von der Stellung der Regelklappe 112 einen Teilstrom der Luft am Steigrohr 109 vorbeiführt und in das Steigrohr vor dessen Einlass in den Zyklon 113 einmündet. Damit wird gewährleistet, dass einerseits der Zyklon 113 unabhängig von der über das Steigrohr 109 geführten Luftmenge am idealen Arbeitspunkt arbeitet und andererseits die für eine optimale Funktionsweise der Vorrichtung benötigte Luftmenge im Steigrohr 109 vorhanden ist.
Einbauten 114 im Einlaufbereich des Steigrohres 109 sollen die einströmende Luft 115 in bekannter Weise über den Querschnitt verteilen. Im Bereich der Düse 108 vermischen sich die Transportluft 107, die Holzfasern 103 und die Luft 115 und bewegen sich rohraufwarts. Eine vertikale Anordnung des Steigrohres 109 bietet für diese Materialart gewisse Vorteile, eine waagrechte oder schräge Anordnung ist ebenso denkbar.
Ein Bindemittel 116 wird von einer Pumpe 118 aus dem Vorratsbehälter 117 in einen Verteiltopf 119 gefördert. Dieser versorgt mehrere Düsenlanzen 120, auf denen eine Vielzahl von Airless-Hochdruckdüsen angeordnet sind. Die Anzahl der Düsen beträgt etwa 20 bis 50 Stück je 1000 kg Holzfasern, die über die Anlage je Stunde geführt werden. Der Druckbereich der Düsen liegt zwischen 10 bis 80 bar, bevorzugt zwischen 20 und 40 bar.
Die Fig. 3 zeigt die Position der Düsenlanzen nach der Düse 108, wodurch ein Kontakt der Düsenlanzen 120 und der Düsen 121 mit den Holzfasern möglich ist. Eine Anordnung in Höhe der Düse 108 oder unterhalb zur Vermeidung des Kontaktes mit den Holzfasern ist aber ebenso denkbar.
Fig. 4 zeigt im Schnitt die Anordnung der Lanzen 120 im Steigrohr 109. So ist eine sternförmige Anordnung (Fig. 4a) der Lanzen 120 mit den Düsen 121 ebenso denkbar wie eine parallele Anordnung (Fig. 4b) .
Die Holzfasern 103 strömen in Fig. 3 im Steigrohr 109 durch den Bindemittelnebel 122, wodurch ein gleichmäßiges Benetzen der Fasern erfolgt. Der Zyklon 113 trennt die Fasern vom Luf ström. Die Abluft aus dem Zyklon kann dem Gebläse 110 über die Rückluftleitung 123 in Abhängigkeit von der Stellung der Regelklappe 125 teilweise wieder zugeführt werden, Überluft wird über die Leitung 124 an die Umgebung abgeführt. Das Heizregister 126 ermöglicht ein Anwärmen der Luft 115. Die so beleimten Holzfasern 103a werden der weiteren Fertigung zugeführt.
Zusätzlich zum Bindemittel können auch Additive auf die Holzfasern aufgebracht werden. Eine Möglichkeit ist die Zuführung als Mischung aus Bindemittel und Additiven, eine getrennte Zuführung mit zwei getrennten Auftragssystemen 120 und 131 und getrennten Düsenebenen ist ebenso möglich. Fig. 3 zeigt diese Variante mit der Vorrichtung 130, wobei die Nebelzone der Additive örtlich getrennt von der Nebelzone 122 sein kann.
Ein gemeinsames Aufbringen von Bindemittel und Additiven in einer einzigen Düsenebene ist ebenso denkbar. Dazu werden bestimmte Lanzen 120 mit Bindemittel beaufschlagt, und andere Lanzen der selben Düsenebene mit Additiven.
Die nachfolgenden Beispiele 1 bis 3 verdeutlichen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens .
BEISPIEL 1:
In einer Vorrichtung zur Trockenbeleimung von Holzfasern nach Fig. 3 werden ca. 3000 kg/h Holzfasern beleimt. Die Fasern stammen aus einer herkömmlichen MDF-Fertigungslinie nach dem Trockenverfahren. Eine Beleimung über das Blasrohr ist ebenso möglich wie eine Beleimung ausschließlich über die Trockenbeleimungsvorrichtung. Das Führungsrohr ist als senkrechtes Steigrohr ausgebildet mit einem Durchmesserverhältnis Steigrohr zu Transportrohr von 3:1.
Die Luftgeschwindigkeit in der Transportleitung beträgt etwa 8 - 12 m/s, jene des Förderluftstromes im Steigrohr zwischen 20 und 30 m/s.
Es werden herkömmliche MDF-Platten nach der herkömmlichen
Blasrohrbeleimung mit folgenden Eigenschaften hergestellt:
Dichte 760 kg/m3
Leimtype: herkömmlicher UF-Leim
Leimmenge: 12 Gew-% Festharz auf Holzfasertrockenmasse
Wachsemulsion: 0,6% Festwachs bezogen auf
Holzfasertrockenmasse Plattenstärke: 15mm Biegefestigkeit: 35N/mm2 Biege-Elastizitätsmodul : 3500 N/mm2 Querzugfestigkeit: 1,00 N/mm2 24 -Stunden Dickenquellung: 9,0%
Die Beleimung wurde dann insofern verändert, dass 4,5% Leimmenge bezogen auf die Trockenmasse über die Blasleitung dosiert wurde und 4,5% über die
Trockenbeleimungsvorrichtung. Die Eigenschaf en der so hergestellten Platte veränderten sich dadurch nicht signifikant. Das Bindemittel, welches über die Trockenbeleimungsvorrichtung aufgebracht wurde, war deutlich reaktiver als jenes der Blasrohrbeleimung, wodurch der Pressfaktor um etwa 15% von 10 s/mm auf 8,5 s/mm reduziert werden konnte.
Die Beleimung wurde dann insofern verändert dass die gesamte Bindemittelmenge von 5,5% bezogen auf die Holztrockenmasse mit der Trockenbeleimungsvorrichtung aufgebracht wurde. Der Pressfaktor konnte auf 7 s/mm reduziert werden. Die Eigenschaften der so hergestellten Platte veränderten sich dadurch nicht signifikant
BEISPIEL 2:
Die selbe, Vorrichtung wurde für die Herstellung von HDF- Platten verwendet. Als Bindemittel wurde ein mit 6% Melamin verstärktes UF-Harz verwendet.
Es werden HDF-Platten nach der herkömmlichen Blasrohrbeleimung mit folgenden Eigenschaften hergestellt: Dichte 900 kg/m3
Leimtype: MUF-Leim 6%ig
Leimmenge: 15 Gew-% Festharz auf Holzfasertrockenmasse
Wachsemulsion: 1,8% Festwachs bezogen auf
Holzfasertrockenmasse
Plattenstärke: 8 mm
Biegefestigkeit: 50 N/mm2
Biege-Elastizitätsmodul : 5000 N/mm2
Querzugfestigkeit: 1,83 N/mm2
24 -Stunden Dickenquellung: 10 %
Die Beleimung wurde dann wie in Beispiel 1 beschrieben auf ein Verhältnis von Blasrohrbeleimung : Trockenbeleimung von 6%: 5% verändert. Die Eigenschaften der so hergestellten HDF-Platte veränderten sich dadurch nicht signifikant. Der Pressfaktor konnte von 9 s/mm auf 7,5 s/mm reduziert werden.
Die Beleimung wurde dann insofern verändert dass die gesamte Bindemittelmenge von 8% bezogen auf die Holztrockenmasse mit der Trockenbeleimungsvorrichtung aufgebracht wurde. Der Pressfaktor konnte auf 6,3 s/mm reduziert werden. Die Eigenschaften der so hergestellten Platte veränderten sich dadurch nicht signifikant.
BEISPIEL 3:
In Analogie zu den Beispielen 1 und 2 werden LDF-Platten mit einem Isocyanat als Bindemittel hergestellt. Im konkreten handelt es sich um eine diffusionsoffene Faserplatte, die insbesondere für Dach- und wandschalungen geeignet ist. Die Platteneigenschaften waren wie folgt: Dichte 625 kg/m3 Plattenstärke: 15mm Leimmenge: 5%
Wachsemulsion: 2,2 Gew.% Festwachs Wasserdampfdiffusionswiederstandszahl : ca. 11 Wärmedurchgangskoeffizient k: 6,7 m2K/W Querzugsfestigkeit: 0,35 N/mm2 Biegefestigkeit: 17,8 N/mm2 Biege-Elastizitätsmodul: 2150 N/mm2 24-Stunden Dickenquellung: 9,0%
Die Beleimung wurde wie in nachfolgender Tabelle variiert ohne eine signifikante Veränderung der Platteneigenschaften zu erhalten:
Beleimung Blasrohr: 2% 0%
Trockenbeleimung: 2% 3%

Claims

P A T E NT A N S P R U C H E
Vorrichtung zum Benetzen von Holzfasern (10, 109) mit einem Bindemittelfluid, mit einem Transportrohr (16, 105) zum Transportieren der Holzfasern (10, 109), mit einem Gebläse (14, 106) zum Erzeugen eines
Transportluftstroms , mit einem mit dem Transportrohr (16, 105) verbundenen
Führungsrohr (17, 109) , mit einem Gebläse (20, 110) zum Erzeugen eines
Förderluftstroms im Führungsrohr (17, 109), mit Mitteln (27, 120) zum Zuführen des
Bindemittelfluides in das Führungsrohr (17, 109) .
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (17, 109) als Steigungsrohr ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (17, 109) im wesentlichen senkrecht ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Führungsrohr (17, 109) gerichtete Öffnung (18, 108) des Transportrohres (16, 105) als Düse ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (DJ des Führungsrohres (17, 109) mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser (D2) der Öffnung (18, 108) des Transportrohres (16, 105) .
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Durchmesser (D.:D2) zwischen 3:1 und 7:1, insbesondere zwischen 4:1 und 6:1 und vorzugsweise bei 5:1 liegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung (41, 126) zum Erwärmen des Förderluftstroms in Strömungsrichtung vor der Öffnung des Transportrohres (16, 105) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (40) zum Einstellen der Feuchtigkeit des Förderluftstrom vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungsleitelemente (22, 114) im Förderluftstrom zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (27, 120) zum Zuführen des Bindemittelfluides mindestens eine Düse (28, 121), vorzugsweise eine Mehrzahl von Düsen (28, 121) aufweist .
11. Vorrichtung der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Düse (28, 121) ein Fluidnebel (29, 122) erzeugen.
12. Vorrichtung der Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine sich zumindest teilweise innerhalb des Führungsrohres (17, 109) erstreckende Düsenlanze (27, 120) mit mindestens einer Düse (28, 121) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (33) zum Erzeugen einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen den Holzfasern (10, 109) und den Fluidtröpfchen vorgesehen ist .
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, das eine parallel zum Führungsrohr (17, 109) angeordnete Umgehungsleitung (111) mit einer Regelklappe (112) zum Einstellen der durch das Führungsrohr (17, 109) strömenden Luftmenge vorgesehen ist .
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Mittel (131) zum Zuführen von fluiden oder in einem Fluid dispergierten Additiven vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (27, 120) zum Zuführen des Bindemittelfluides und die Mittel (131) zum Zuführen von Additiven in Strömungsrichtung innerhalb des Führungsröhres (17, 109) nacheinander angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Zuführen des Bindemittelfluides und die Mittel zum Zuführen von Additiven in Strömungsrichtung innerhalb des Führungsrohres (17, 109) in der selben Düseneben angeordnet sind.
18. Verfahren zum Benetzen von Holzfasern mit einem Bindemittelfluid, bei dem die Holzfasern mit einem Transportluftstrom einem Führungsrohr zugeführt werden, bei dem im Führungsrohr ein Förderluftstrom erzeugt wird, bei dem die mit dem Transportluftstrom dem
Förderluftstrom zugeführten Holzfasern im Führungsrohr gefördert werden, bei dem das Bindemittelfluid von außen zugeführt und im Führungsrohr verteilt wird und bei dem die Holzfasern mit dem verteilten
Bindemittelfluid zumindest teilweise benetzt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Holzfasern im Führungsrohr im wesentlichen senkrecht nach oben gefördert werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem ein Additiv in Form eines Fluides oder in Form eines in einem Fluid dispergierten Feststoffes dem Förderluftstrom zugefügt wird und die Holzfasern mit dem Additiv zumindest teilweise benetzt werden.
21. Verfahren zum Herstellen einer Faserplatte, insbesondere einer mitteldichten Faserplatte (MDF) , einer hochdichten Faserplatte (HDF) oder einer Faserplatte mit geringer Dichte (LDF) bestehend zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem Anteil Bindemittel , bei dem Holz in einem Kocher unter Einwirkung von
Temperatur und Druck aufgeschlossen, bei dem das aufgeschlossene Holz mechanisch zerfasert wird, bei dem das so entstandene Gemisch aus Wasser,
Wasserdampf und Holzfasern mit Hilfe eines Blasrohres einem Trockner zugeführt wird, bei dem im Trockner die Holzfasern zumindest teilweise vereinzelt und getrocknet werden, bei dem die getrockneten Holzfasern mit Hilfe des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 18 bis 20 mit einem Bindemittelfluid zumindest teilweise benetzt werden, bei dem die zumindest teilweise mit Bindemittelfluid benetzten Holzfasern einer Formstraße für ein
Herstellen eines Formkuchens zugeführt werden und bei dem aus dem Formkuchen mit Hilfe einer Presse eine Faserplatte erzeugt wird.
22. Faserplatte, insbesondere mitteldichte Faserplatte (MDF) , hochdichte Faserplatte (HDF) oder Faserplatte mit geringer Dichte (LDF) bestehend zumindest aus einem Anteil Holzfasern und einem Anteil Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels für Aminoplaste kleiner als 12 Gew.-% bzw. für Isocyanat kleiner als 5 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils ist.
23. Faserplatte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels für Aminoplaste kleiner als 10 Gew.-% bzw. für Isocyanat kleiner als 4 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils ist.
24. Faserplatte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels für Aminoplaste kleiner als 8 Gew.-% bzw. für Isocyanat kleiner als 5 Gew.-% bezogen auf die Trockenmasse der des Faseranteils ist.
25. Faserplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Aminoplast wie Harnstoff- Formaldehyd-Harz (UF) , Melamin-Harnstoff-Formaldehyd- Harz (MUF) oder ein Isocyanat (PMDI) ist.
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