EP1519818B1 - Mdf-presstechnologie - Google Patents

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Publication number
EP1519818B1
EP1519818B1 EP02807596A EP02807596A EP1519818B1 EP 1519818 B1 EP1519818 B1 EP 1519818B1 EP 02807596 A EP02807596 A EP 02807596A EP 02807596 A EP02807596 A EP 02807596A EP 1519818 B1 EP1519818 B1 EP 1519818B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glue
fibers
solid wood
wood components
components
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02807596A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1519818A1 (de
Inventor
Josef Stutz
Dr. Dieter DÖHRING
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kronospan Technical Co Ltd
Original Assignee
Kronospan Technical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kronospan Technical Co Ltd filed Critical Kronospan Technical Co Ltd
Publication of EP1519818A1 publication Critical patent/EP1519818A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1519818B1 publication Critical patent/EP1519818B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/253—Cellulosic [e.g., wood, paper, cork, rayon, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a wood particles such as fibers or chip manufactured component.
  • a method is given for the Production of the component.
  • a production process for the production of a wood fiber board is from the German journal HK 1/88, pages 74 to 75, "Production of MDF boards", known.
  • Cooked chips are fed to a so-called refiner.
  • the refiner will be the Wood chips processed into fibers and under supply of Temperature and pressure with the help of painting discs.
  • the fibers are transported out with the help of steam and forwarded by means of a line called "blow-line". Of the Vapor pressure is about 10 bar.
  • the temperature is about 150 to 160 ° C.
  • glue is added.
  • glue are phenolic resins, urea resins or urea mixed resins and melamine used. Following the addition of glue expands the "Blow-Line" on. A turbulence is caused by the Widening causes.
  • the glue mixes with the fibers. Of the Leimanteil is relative to the fibers at about 22 wt .-%.
  • the "blow-line" opens in the middle of a drying tube.
  • the Drying tube has a diameter of e.g. 2.60 m up.
  • By the drying tube is air with a temperature of 160 ° C, blown through from 220 to 240 ° C.
  • the humidity is reduced from 100% to 8 to 11%.
  • the case resulting, contaminated with non-aqueous materials steam is in subsequent cyclones separated from the fibers and over Chimneys fed to the environment.
  • the glued fibers become layered one Fed molding machine.
  • the fibers are pressed here in two phases. First, a pre-pressing takes place.
  • the pre-pressed fibers are then applied using high pressure and Supply of heat pressed to the plate.
  • the professional world has determined that the plates split when the temperature during the Compressing to the plate 150 ° C below and, for example, 140 ° C. is. The temperatures are therefore during the pressing typically at 180 ° C.
  • the object of the invention is to reduce production costs.
  • a plate produced according to the method comprises the characteristics of the secondary claim.
  • the inventors have found that only the high Temperatures escaping water vapor for cleavage responsible for. Will not steam when pressing or at least only to a limited extent as a result of sufficiently low levels Temperatures generated, so there is no splitting.
  • the split can be avoided by the temperatures during the Pressing chosen low enough. It is important that no or only little water vapor development during the Pressing occurs. Temperatures below 120 ° C already proven sufficient. Preferably, the Temperature range between room temperature and 95 ° C. Especially preferably is pressed at temperatures up to 60 ° C. The Press speed does not become due to supply of heat or at best hardly influenced. A delay may occur during pressing if necessary, occur when the wood components, for example first to be brought to temperature in the press. A Delay occurs in this case because the heating up a time delay.
  • the fibers with the resin at temperatures of For example, 200 ° C pressed, so cure the resins, the typically used, complete or near completely off.
  • the resin does not cure, or at least only Insignificant when it is at temperatures below 120 ° C. along with the wood shavings, wood fibers, sawdust or Mixtures thereof is pressed.
  • the expert was of the opinion the resin has to harden to provide a surface Components such as panels made of wood-based materials can be achieved which is free from defects.
  • the resins used are in the form of low molecular weight components. Curing means that the crosslink low-molecular constituents, so that These form a stable network.
  • the device produced according to the method differs from the prior art in particular in that the used Resins are not cured.
  • the resin used unchanged or almost unchanged in the Product can be found. So it has no chemical Conversion and no or virtually no chemical crosslinking occurred.
  • the plate produced at sufficiently low temperatures is especially used as a semi-finished product.
  • This one is in one Embodiment of the invention together with decorative paper, Tracing paper and other components of a Laminatfuß foundeds fed in a known manner to a press. Now is at temperatures above 150 ° C, preferably above 180 ° C pressed. The upper limit of the temperature is reached when this leads to damage to the product.
  • a typical density of the plate produced according to the method is 650 kg / m 3 .
  • the plate should have been pressed so hard that a density of 300 kg / m 3 , preferably from 400 kg / m 3 , more preferably from 500 kg / m 3 is not exceeded, in order to arrive at a stable and thus easy to handle plate , Typically, the density of the plate is below 1000 kg / m 3 .
  • the plate is pressed to the final product, for example to a coated board for laminate flooring, it can be compressed to above 1500 kg / m 3 , more preferably above 2000 kg / m 3 .
  • the density is 2400 kg / m 3 .
  • the resin content in the plate is 7.5, for example Weight percent, when the manufactured plate as a floor in shape to be used by panels.
  • the Resin content typically 2.5 weight percent.
  • the hard content should be 35 Do not exceed weight percent. Because of economical reasons The limit of about 10 weight percent of resin should not be crossed, be exceeded, be passed. A lower limit at which the process is still works, is about 1 percent by weight.
  • the resins used are reactive resins, ie resins Components that can chemically build a network.
  • reactive resins are: solid or liquid phenolic resins, Amino resins such as urea resins, melamine resins, Acrylate resins, epoxy resins and / or polyester resins.
  • In one embodiment of the invention may be made of wood First cut wood chips into solid and liquid components become.
  • the solid wood components are dried as well as with Glue, so provided reactive resins.
  • the fixed ones provided with glue Wood components become a shaped body, so for example a plate pressed.
  • the liquid ingredients include in particular lignin and Hemicellulose. These substances cause during during the Drying prevailing temperatures emissions leading to a Cause odor and thus environmental pollution. By doing this liquid components are separated before drying according to emissions during and / or following the drying decreased. The environment is correspondingly less burdened in the plate production.
  • the liquid ingredients are preferred at temperatures disposed of and / or further processed, where only minor Emissions occur.
  • the liquid Ingredients in particular lignin and hemicellulose as Used glue, so according to the invention with the dried solid Wood components mixed.
  • the solid wood components become preferably further processed into fibers or chips.
  • the liquid ones Ingredients may, for example, in a so-called agitator of be separated from the solid wood components.
  • the aforementioned Ingredients that are obtained are typically: 20 to 35 wt .-% hemicellulose, 45 to 50 wt .-% cellulose and 20 to 35 Weight% lignin.
  • the cellulose is an integral part of the wood.
  • Wood chips are in one embodiment, first in a Put in a stuffing screw. From the stuffing screw get the chips in the compressed state in one Cooking container inside and are cooked here at high pressure. Of the Cooking container is designed for high pressures. Of the Pressure in the cooking vessel is in particular at least 1.2 to 2.2 MPa (12 to 22 bar). According to the prior art Wood chips usually at pressures of only 0.8 to 0.9 MPa cooked.
  • the solid Wood components cellulose from lignin and hemicellulose, which represent liquid components, separated.
  • the cellulose is solid Form before.
  • the other two components Lignin and Hemicellulose are liquid and can basically be used as a glue be used.
  • the bond strength is predominantly of the Hemicellulose causes.
  • the liquid ingredients can be used as a glue. This is environmentally friendly thereby allowing the liquid Components of a wood only at low temperatures, especially at temperatures well below 100 ° C, especially below 70 ° C, more preferably below from 50 ° C a gas and odor-proof encapsulated system leave and in this cool state for example on the fibers be applied. In this way, it is possible Environmental impact in a particularly economical way decrease.
  • the gas-tight system consists for example of the container together with connected lines.
  • Another container for example serves for cooling, can be part of the gas-tight system.
  • the glue undesirable one Exposed to temperature treatment. From about 80 ° glue is namely disadvantageously charged or activated. Activated glue is for the subsequent processing step, wherein the glued solid Wood components are pressed to the plate, no longer usable.
  • HDF, MDF and chipboard are currently being used Leim used on a formaldehyde-urea basis. Become Plates made for the floor area, so will the glue Added melamine. This is to prevent the swelling, which can occur due to moisture.
  • an MDF board can have about 60 kg of glue per m 3 . This amount can be significantly reduced if glue is applied in a relatively cool state.
  • Hemicellulose as well as lignin are in one embodiment of the Invention cooled or cool state on the solid Wood components applied as a glue. You can cool in the or cool state mixed with another glue advantageous become.
  • the other glue was not liquid Components of the wood won.
  • the proportion of hemicellulose and lignin in the gluing mixture thus provided preferably not more than 20% by weight.
  • the mixture contains about In particular, a glue on a formaldehyde-urea basis. Furthermore, the glues used in the prior art be used.
  • the fixed Wood components dried first and then with glue the dried ingredients mixed at temperatures that are substantially below the drying temperatures and that especially below 100 ° C. This will avoid the glue undesirable to the relatively hot temperatures is exposed, the occur during drying.
  • the glue also contributes to emissions in the prior art. By this now no longer the hot drying temperatures exposed but at relatively cool temperatures to the solid Wood components are brought, are derived from the glue Emissions also avoided. So it will be in the dryer or Drying tube only water, but no chemicals dried. This results in corresponding environmental benefits, as the Dry air is not detrimental with vapors, which according to the state the technology of glue, is charged. Corresponding environmentally friendlier manages the production of the plates. Besides this embodiment has the advantage that parts of the glue not adversely activated during the drying process and thus for the actual bonding of the Wood components to the plate are no longer available.
  • the solid wood components are advantageous not with liquid components of the wood-based material as well as in the aforementioned embodiment also not burdened with glue.
  • the corresponding liquid phases are therefore also in the dryer not dried. Compared to the state of the art saved considerable amounts of energy. The saving of energy not only results in significant cost advantages, but also protects you also natural resources and thus the environment.
  • the amount of glue needed for board production is reduced. It succeeds in reducing to 45 to 55 kg per m 3 plate. A typical value is 50 to 52 kg per m 3 plate.
  • a significant size to the appropriate gluing of fibers or to cause chips is the "right" ratio of solid Wood components to glue.
  • According to the invention are therefore in a Design of the process the solid wood components before the Gluing fed a belt scale. Be on the belt scale the solid wood components on the one hand by means of a circulating conveyor transported on the other Side they are weighed. This will get the information what amount of glue to the solid wood components of the wood in the is to be added to the next step.
  • the solid wood components are by means of the belt weigher to the Subsequent device passed. Possible Weight fluctuations of the supplied solid wood components are recorded during the transport, registered and in one Embodiment stored. These data are processed and can serve as a manipulated variable for the amount of glue that subsequently applied to the solid wood components.
  • the Transport speed at the belt scale controlled so that a uniform amount of solid wood components of subsequent gluing device (device in which the fixed Wood components are provided with glue) is supplied.
  • a speed change of the indentation is thus a constant amount of material to the following facilities fed.
  • the weight measurement of solid wood components used in Form of fibers or chips can be present in smallest steps and allows a uniform Feeding the solid wood components with an accuracy of for example ⁇ 1%.
  • the gluing is therefore done in a mixer, in the glue and solid wood components are mixed together.
  • the mixer has in one embodiment of the invention means for Cooling his case on.
  • an at least partially double-walled Housing for example, provided a double-walled tube, which is part of the housing of the mixer.
  • a cooled liquid so for example cooled water, is through the double-walled Housing passed to the mixer or its walls to cool. Due to the cooling inside a condensation layer arise on the walls. Accordingly, the cooling interpreted.
  • the condensation layer causes with glue provided solid wood components do not adhere to the walls stay and plug the mixer.
  • a curtain made of solid wood components or formed mat is in one embodiment in the mixer introduced.
  • the curtain or the mat is then through nozzles with an air-glue mixture.
  • About the nozzles is the glue So fed to the curtain or the mat.
  • the Curtain or mat preferably contactless through the mixer passed. Through the contactless implementation is a Adherence of solid wood components to walls beneficial avoided. Pollution problems and associated costs will be reduced.
  • the glue is mixed with air especially at a temperature from 40 to 70 ° C, preferably at a temperature of 55 to 60 ° C in the dried solid wood components of the wood are blown in. This ensures that the glue has a dry outer skin reached. It is therefore activated minimally. This will be improved achieved that the subsequent mixture of solid Wood components and glue not to transport facilities and Devices, such as sticking inside the mixer.
  • the glue is heated with Air swirls and this air-glue mixture is dried solid wood components, such as fibers or chips added.
  • the warm air for example, over a cabin along with the glue and the dried solid Wood components introduced into the mixer activates the Surfaces of the glue droplets generated thereby something. hereby is an adhesion of solid wood components subsequent facilities, such as mixer walls, suitably counteracted. Otherwise, for example, would have the Mixers are cleaned in no time. The production would then stopped disadvantageously. Unwanted cleaning costs also apply accordingly.
  • This considerable economic Disadvantages are over the disadvantage that glue a little bit is activated, weighed and compared. By a few tests can be determined by the expert, how far the glue To activate on its surface is to become optimal economic result. The proportion of activated glue will always be low compared to the prior art.
  • glue-containing solid wood components are preferably included in one Riser, which in particular 10 to 30 m, preferably about 20 m is long.
  • the diameter of the riser is in particular at 1 to 4 meters.
  • the riser is preferably also cooled and in turn then, for example, double-walled to a coolant between to pass the two walls of a double wall.
  • objective is in turn the formation of a layer of condensation on the Inner walls of the riser so that the glued solid Wood components do not stick to the walls.
  • the solid wood components especially if they are in the form of fibers, with a Speed of at least 25 meters per second, preferably at least 35 meters per second through the Riser should be passed. Is the speed lower, so remain fibers or chips despite the aforementioned Measures on the riser reinforced adhere. This would be the Unnecessarily quickly pollute the riser. As lower Speeds have been provided, had the riser already cleaned after 8 hours. By setting a The cycles could take 7 to 8 days be extended. So it just had to be that every week Riser be cleaned.
  • the maximum speed with which the glue is affected solid wood components blown through the riser depends on the performance of subsequent ones Components or facilities from.
  • a Upper limit of 40 meters per second can be realized easily. From 50 meters per second were the previously used overloaded following components.
  • the upper Speed limit can be increased as soon as more powerful downstream components are available. Basically, that means higher transport speeds in the Riser are beneficial because then pollution problems and concomitant production stoppages accordingly be reduced.
  • the solid wood components by means of a Bandes transported to the press and pressed here to the plate.
  • the press is preferably made of pressed against each other, circulating press belts, which are suitably tempered. So can be pressed continuously.
  • the temperature is from Expert to vote on the glue used.
  • the Amount of energy and the resulting temperatures for the two press belts are therefore in one embodiment chosen differently, so as to make a delay in the produced To avoid plate.
  • On a tempering of the press can However, according to the invention are completely dispensed with.
  • Nozzles over which glue spreads solid wood components in one Embodiment of the invention is added are preferred cone-shaped.
  • the glue then passes through the apex of the cone droplet-like, so that thereby a uniform distribution the glue is advantageously promoted, so improved.
  • the accompanying stoppage of production must ensure that the example emerging from nozzles glue subsequent Tools such as tools in the mixer are not contacted.
  • the glue is therefore preferred directly in the direction of the solid Wood components steered, in particular injected, so to achieve as uniform a distribution as possible. Otherwise it is then in particular to a sufficient distance between nozzles and subsequent tools in a mixer.
  • the distance between Tools in the mixer and the nozzles at least 1 meter, preferably at least 2 meters should be when the glue injected horizontally.
  • the solid wood components become then introduced perpendicular to the beginning of the mixer and in this transported horizontally.
  • the specified concrete Distance values of course, only refer to a specific one Individual case. They are not universal, as it finally turns up The speed arrives, with the glue from the nozzles exit.
  • stirring devices are used as tools in a mixer used, which is a mixture of solid wood components with cause the glue.
  • the tools in the mixer are in one embodiment at one attached centrally mounted axle and consist of star-shaped projecting rods, which are similar to a rudder blade in one go over flat area. Overall, a star is off to Example four tools formed. So every two tools close an angle of 90 °. Compared to the air flow through the Mixer flows, the rudder blades are tilted. This will achieved a turbulence of the air and thus a good Mixing the solid wood components with the glue.
  • Several tools formed by "stars" are in uniform Fixed distances to the axle. The solid wood components are then transported parallel to the axis by the mixer. In general, the tools are so in particular To procure that in addition to the solid wood components air swirls becomes. Are propeller-like or propeller-like tools so to prefer.
  • a curtain is preferred as follows generated.
  • a means of transport such as a conveyor belt or a Belt scale is at the end with at least one, preferably with provided several rolls.
  • the roller (s) become the solid Wood components passed.
  • the rollers are in particular pressed against each other. Remains a gap between two rollers or a roller and an adjacent surface, so this is basically harmless. This ensures that through the Roll a kind of curtain or mat from the solid Wood components is formed. So it is the curtain shape through produces the rolls.
  • a conveyor belt since this a uniform supply of solid wood components, the especially wholly or predominantly in the form of fibers, guaranteed to the rollers. If a belt scale is used, then In one embodiment, the rate of delivery is increased
  • the rollers are controlled so that the rollers a particularly constant amount of solid wood components is supplied.
  • worms are regularly used for Transport of solid wood components in the production of Inserted plates. Solid wood components leave snails but relatively uneven. A correspondingly uneven The curtain formed from the solid wood components would be the Episode. A uniform thicker and wider curtain is beneficial to to achieve a uniform glue distribution. Besides, that's how it is achieved that the curtain injected glue from subsequent Reliably separates tools.
  • rollers are in one embodiment used more than two rollers, through which the solid Wood components passed through to create a curtain become.
  • the rollers are preferably offset one above the other arranged that an acute angle of the rolls with a Transport means such as a conveyor belt or the Belt scale is included. This can provide enough material added to the transport, so for example on the Belt scales are given to a sufficiently large amount to process solid wood components evenly.
  • the opening through which the from the solid wood components existing curtain in one embodiment in or before the Mixer is performed preferably corresponds to the maximum width of the Mixer housing, so for example the diameter of the said tube, which also forms the walls of the mixer. This ensures that the entire width in the mixer through the curtain is covered. Otherwise, glue could be attached to the remaining openings laterally past the curtain into the interior Inject the mixer, and the aforementioned Pollution problems would occur.
  • the lateral walls of the mixer are preferred in practice cooled to 7 to 15 ° C, in particular to 10 to 12 ° C. To this way it is achieved that a layer of condensation on the Settles walls. The condensation layer causes sticking avoided.
  • the temperatures mentioned are also suitable for the formation of a Condensation layer on the inner walls within the Riser.
  • a gaseous medium such as air for the transport of Fibers with the glue provided by the mixer
  • the Nozzle for feeding glue in an embodiment of the invention a distance to the housing of the mixer. Before an opening of the mixer housing are then the nozzles. Between nozzles and opening thus leaving a gap or annular gap, over the air entrained and fed so suitable. Furthermore can in this embodiment, the air through the gap or Annular gap is introduced, preheated to a desired To provide temperature in the mixer, in particular a so to promote desirable activation of the glue on the surface.
  • Tools inside the mixer are in one embodiment attached to an axle. Ring around the axis are then the nozzles arranged to feed glue so as to fibers evenly provided with glue.
  • the fibers or of fibers existing curtains are then preferred perpendicular to the axis supplied between nozzles and tools.
  • the diameter of the mixer will be nozzles in one or in several rows arranged annularly. With a correspondingly large Diameter will glue the entire opening of the mixer sprayed by a second row of nozzles ring around the Axis is arranged around.
  • the fibers consisting of solid wood components are used in an embodiment of the invention additionally glass fibers or Added plastic fibers.
  • the addition takes place in particular in or immediately before the mixer. This can be particularly good plate-like moldings are produced, for example as Interior trim to be provided in a car. Such molded panels can be used in the automotive industry, for example be used as hat rack. It is enough, then Layer system only vorzupressen. A final press step does not have to be performed.
  • Moldings of the aforementioned type are also used in the furniture industry used. Such moldings are z. B. needed for doors that out Design reasons are specially shaped.
  • the pre-pressing takes place at much lower pressures than the actual pressing step.
  • the pre-pressure can be only one-third of the pressure that is used for the actual pressing step.
  • the actual pressing step can be carried out at pressures of 75 to 80 kg / cm 2 .
  • the proportion of glass fibers and / or plastic fibers in a molded part is up to 25 wt .-%, preferably up to 15 wt .-%, to arrive at cost-effective results. At least 1% by weight, particularly preferably at least 5% by weight should be bound to glass fibers be used.
  • Wood fibers for the production of molded wood fibers for the production of MDF or HDF boards for Panels, in particular used for floor panels, is also independent of the others mentioned here inventive measures and features particularly economical compared to the state of the art.
  • the two are vapor-deposited from outside outer major surfaces of the layer. This can be done simultaneously with a prepress or densification of the layer happen.
  • a vapor-permeable conveyor belt the layered solid wood components between transported two rigid plates. A plate is then below the conveyor belt and the other above the Conveyor belt. The distance between the two plates can be in Transport direction decrease so that thereby the layer is compressed.
  • About located in the plates nozzles is the Layer steamed.
  • the moisture in the Surface area of the layer is then in particular at least 2% by weight, for example up to 4% by weight and thus for example, increased from 7 wt .-% to 9 to 11 wt .-%.
  • the Temperature of the steam is typically 100 to 130 ° C.
  • the layer or the already compacted layer of solid, with glue provided wood components may be shared in one embodiment so that, so to speak, two superimposed layers available.
  • the layer for this on one Transported conveyor belt Above and across the conveyor belt a band or a rail is arranged so that this on the transport belt located layer divides.
  • a vapor deposition To the band or to The rail is followed by a vapor deposition, which itself located in this way between the two layers.
  • the adjacent sides of the two resulting from division Layers or at least one of them is described as before steamed to allow faster press times.
  • the upper layer lies on the lower on.
  • the vaporized layers are in the press transported and pressed here to the plate.
  • the vaporization causes a direct or indirect rapid Heating the fibers provided with glue directly and / or when pressing succeeds.
  • the panels have hard outer layers and a soft Inner layer have.
  • the impact sound be reduced advantageous. Is targeted the surface steamed and if the interior remains relatively dry, then the Pressed surfaces. The reason for this is, among other things, that Moist material can be pressed better than dry material. Surface areas are thus densely compressed.
  • the Pre-evaporation it is also possible to increase the temperature Taxes. This makes it possible to harder in an improved way Outer layers compared to the middle layer to arrive.
  • the steam additives can also be added to the Hardening contribute. So will the desired hard surfaces get further improved if the surfaces before the Pressing is steamed.
  • FIG. 1 shows a section through a belt scale 1 and a subsequent mixer 2.
  • dried fibers which were produced from wood chips, fed via an opening of a housing 4 of the belt scale 1.
  • a slope 5 directs the incoming fibers onto the belt of the belt scale.
  • the belt scale detects and controls the amount of material that is transported in the direction of the three rollers 6.
  • the three rollers 6 are arranged one above the other and offset so that they include an acute angle alpha with the belt weigher 1.
  • the fibers on the belt scale reach this acute angle. They pass through the rotating rollers 6.
  • a curtain is formed from the fibers, which is transported vertically downward along the arrow 7 due to gravity. The curtain thus enters the mixer 2, specifically between a plurality of nozzles 8 and tools 9.
  • the mixer consists of a tubular housing.
  • the housing is formed by a double wall 10 and 11.
  • an axis 12 is arranged, on which the tools 9 are attached.
  • a tool 9 closes with the axis 12 a right angle.
  • Each four rudder blade-like tools 9 are summarized in a star shape. Several of these summarized Tools are at regular intervals on the axis 12th attached.
  • the front area, in which the fiber Curtain is introduced, is free of tools. So will Ensures that a sufficiently large distance between the Tools 9 and the nozzles 8 is present. This distance is provided so that from the nozzles 8 leaking glue not impinges directly on the tools during operation.
  • the diameter of the housing of the mixer corresponds to the width the opening over which the fiber curtain in the Mixer is introduced.
  • the width of the curtain is to the width of the Adjusted opening.
  • the nozzles 8 are semicircular about the axis 12 arranged in an upper area. This will causes on the one hand the curtain evenly provided with glue and on the other hand, the glue emerging from the nozzles 8 is not impinges directly on parts of the mixer. Between the nozzles 8 and the housing 10, 11 is arranged a distance, so that a Type annular gap is formed. About this annular gap is air sucked. Not shown are means for heating the air, the is sucked. This creates a glue-air mixture.
  • the one with glue provided curtain (in other words a whole or predominantly made of fibers mat) is by the air flow transported parallel to the axis 12 through the mixer 2.
  • the axis rotates during transport and thus the tools 9. In doing so the glue is further mixed with the fibers.
  • Between the two Walls 10 and 11 of the double wall becomes a cooled liquid introduced to the inside of the mixer on its inner walls a Condensation layer to emerge.
  • FIG 2 is a plan view of the mixer parallel to the axis 12 shown. For clarity, only two Tools 9 drawn. With reference to FIG 2 is in particular a single-row, semi-circular arrangement of the nozzles in the upper Area clarified.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the method in FIG Overall context clarified.
  • hardwood or coniferous wood in the form of Logs, branches and / or sawmill and industrial lumber used as starting material hardwood or coniferous wood in the form of Logs, branches and / or sawmill and industrial lumber used.
  • the wood is first in Schnitzel with a size of crushed about 20 x 5 mm in a crusher 31. These schnitzel can also be taken directly from the forest or out Sawmills are coming. They can be screened to be too small or to separate too large particles. If the chips are the right one Size, they can be washed to be adhesive Foreign matter, especially sand and soil) to eliminate. So be Cutting and other tools in the later manufacturing and Processing process protected and not damaged.
  • the feed is typically in the ratio of about 6: 4 (60 Wt .-% shavings, 40 wt .-% sawdust). This way will Sawdust also recycled. Costs are lowered further. Resources of raw materials are spared. The proportion of chips should predominate, because of this fibers and later fiber mats arise, which stabilize mechanically. A lower limit for the Sawdust content is therefore not to be maintained.
  • Vorampf In Vorampf notioner 33 the wood components are mixed, pre-evaporated and heated at 60 to 70 ° C. For example by means of a stuffing screw, the wood components are then a cooker 34 supplied. In the cooker 34 are the Wood components about 2 to 3 minutes at a pressure of 11 to 16 bar and a temperature of 140 to 180 ° C cooked. Pressure and Temperature are chosen so that a splitting into liquid and solid wood components takes place.
  • the liquid components are separated from the solid and a line 36 which is gas-tight with the cooker 34th connect is.
  • the solid wood components become a shredding machine 36 (Refiner or defibrator) supplied.
  • the defibering machine 36 typically includes a stator and a rotor connected via a Motor to be driven.
  • the solid wood components are here decomposed into fibers.
  • the fibers that in one embodiment mix with sawdust are pneumatically fed to a drying tube 37.
  • the fibers are dried at 160 to 220 ° C. Drying is relatively quick and inexpensive, since the liquid wood components have already been removed.
  • the fibers From the drying tube, the fibers get into cyclones 38. Here is the steam is separated. Down are the fibers led out. The temperature of the fibers is then typically 50 ° C. The fibers are then in Glueing devices 39 at relatively cool Temperatures mechanically glued. The glued afterwards Fibers have a temperature of typically 35 to 40 ° C.
  • the glued fibers get into one or more Sighting devices 40.
  • the Sighting devices 40 heaters to the fibers at 55 to 60 ° C to warm.
  • the increase in temperature is then an advantage when the plates are pressed at temperatures of, for example, 80 ° C should be.
  • the pressing step can be accelerated as the desired temperature not exclusively by means of the heated Press must be achieved. Shorter press times lead to bigger ones Production capacities or lower acquisition costs of used presses with circulating belts, as these then can be shorter. Also, the space required for such presses lower. As a result, further costs are saved.
  • the pre-glued fibers become one or more Separating devices 41 supplied. Of the Separating devices 41 reach the pre-glued fibers a scattering station 42.
  • the scattering station 42 gives the pre-glued Fibers on a conveyor belt.
  • the conveyor belt feeds the fibers a pre-press 44.
  • the fibers are pre-pressed and so compacted.
  • the pre-press includes circulating belts, between the fed to the fibers and pressed it.
  • the fibers pass through a forming line 45, which passes through various Has facilities that make sure the fibers in the desired form.
  • the Formstrasse leads in one Embodiment to an evaporator 46. Here are steaming the fibers from above and / or below.
  • the fibers can divided parallel to the conveyor belt and steamed in the "inside" become.
  • the fibers finally reach the main press 47, which consists of two circulating pressed against each other steel strips.
  • the pressing takes place at 80 ° C.
  • the plates by means of a saw 48 sawn and fed to a holding device 49.
  • the plates are held so that they themselves do not touch.
  • the plates are cooled in this way.
  • the separated liquid components, the line 35th are supplied are sealed within the gas-tight Systems cooled. Are these liquid ingredients sufficient have been cooled, they are either disposed of or Gluing device 39 supplied.
  • the plates for example, continue to panels processed.
  • the plates are then for example with papers coated and the layer system fed to a press.
  • the coating system at temperatures above 150 ° C, for example at temperatures between 180 ° C and 230 ° C pressed.
  • the resins used then cure.
  • the plate will further sawn and provided with coupling elements by milling.
  • the panels can serve as a covering for walls or floors. If these are used as floor coverings, then the panels are open the decorative top with an abrasion-resistant, transparent layer Mistake.

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Description

Die Erfindung betrifft ein aus Holzpartikeln wie Fasern oder Span gefertigtes Bauelement. Angegeben wird ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements.
Ein Produktionsverfahren für die Herstellung einer Holzfaser-Platte ist aus der deutschen Fachzeitschrift HK 1/88, Seiten 74 bis 75, "Herstellung von MDF-Platten", bekannt. Gekochte Hackschnitzel werden einem sogenannten Refiner zugeführt. Im Refiner werden die Holzschnitzel zu Fasern verarbeitet und zwar unter Zuführung von Temperatur und Druck mit Hilfe von Malscheiben. Aus dem Refiner werden die Fasern mit Hilfe von Dampf heraustransportiert und mittels einer "Blow-line" genannten Leitung weitergeleitet. Der Dampfdruck beträgt dabei ca. 10 bar. Die Temperatur liegt bei ca. 150 bis 160 °C. In der "Blow-Line" wird Leim zugefügt. Als Leim werden Phenolharze, Harnstoffharze oder Mischharze aus Harnstoff und Melamin eingesetzt. Im Anschluss an die Zugabe von Leim weitet sich die "Blow-Line" auf. Eine Verwirbelung wird durch die Aufweitung bewirkt. Der Leim vermischt sich mit den Fasern. Der Leimanteil liegt im Verhältnis zu den Fasern bei ca. 22 Gew.-%.
Die "Blow-Line" mündet in der Mitte eines Trocknungsrohrs ein. Das Trocknungsrohr weist einen Durchmesser von z.B. 2,60 m auf. Durch das Trocknungsrohr wird Luft mit einer Temperatur von 160° C, maximal von 220 bis 240 °C hindurchgeblasen. Im Trocknungsrohr wird die Feuchte von 100% auf 8 bis 11 % reduziert. Der dabei entstehende, mit wasserfremden Stoffen belastete Dampf wird in nachfolgenden Zyklonen von den Fasern getrennt und über Schornsteine der Umwelt zugeführt.
Die mit Leim versehenen Fasern werden schichtförmig einer Formmaschine zugeführt. Die Fasern hier in zwei Phasen gepresst. Zunächst findet eine Vorpressung statt. Die vorgepressten Fasern werden anschließend unter Anwendung von hohem Druck und Zufuhr von Wärme zur Platte verpresst. Die Fachwelt hat festgestellt, dass die Platten sich spalten, wenn die Temperatur während des Verpressens zur Platte 150°C unterschreitet und beispielsweise 140°C beträgt. Die Temperaturen liegen während des Verpressen daher typischerweise bei 180°C.
Weiteres bekanntes Wissen, welches für die Herstellung von Holzfaserplatten von Interesse sein könnte, ist: Eine Beleimungseinrichtung für die Produktion von Faserplatten ist aus der Druckschrift EP 0 744 259 A2 bekannt. Ein Verfahren zur Herstellung von Platten aus einem Holzwerkstoff ist der Druckschrift US 5,554,330 zu entnehmen. Die Druckschrift GB 791,554 offenbart ein Verfahren zum Mischen von festen und flüssigen Bestandteilen. Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Beleimung von Holzspänen geht aus der Druckschrift DE 41 15 047 C1 hervor. Kontinuierliches Mischen von span- und faserartigen Stoffen mit Bindemitteln ist der Druckschrift DE-OS 1956 898 zu entnehmen. Die Gewinnung von Leim aus Holzbestandteilen offenbaren die Druckschriften PCT/IB98/00607 sowie WO 98/37147 zu entnehmen. Vorbedampfungsverfahren werden in den Druckschriften DE-OS 44 41 017, US 11 17 95 sowie die dänische Patentanmeldung Nr. 0302/97 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, Produktionskosten zu verringern.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eines der beanspruchten Verfahren gelöst. Eine verfahrensgemäß hergestellte Platte umfasst die Merkmale des Nebenanspruchs.
Nach allgemeiner Fachmeinung müssen Holzfaserplatten bei Temperaturen oberhalb von 150° C verpresst werden, da festgestellt wurde, dass Temperaturen unterhalb von 150°C zu Defekten in der Oberfläche führen. Die Platten spalten sich, wenn die Temperatur von 150 °C unterschritten wird. Risse treten auf. Wird die Temperatur von 150°C während des Verpressens überschritten, so wird die Spaltung aufgrund einer hinreichenden Aushärtung der eingesetzten Leime bzw. Harze vermieden.
Die Erfinder haben festgestellt, dass allein der bei den hohen Temperaturen austretende Wasserdampf für die Spaltung verantwortlich ist. Wird Wasserdampf beim Verpressen nicht oder zumindest nur im geringen Umfang infolge von hinreichend niedrigen Temperaturen erzeugt, so tritt auch keine Spaltung auf.
Überraschend hat sich also herausgestellt, dass die Spaltung vermieden werden kann, indem die Temperaturen während des Verpressens niedrig genug gewählt sind. Es kommt darauf an, dass keine oder nur eine geringe Wasserdampfentwicklung während des Verpressens auftritt. Es haben sich Temperaturen unterhalb von 120°C bereits als ausreichend herausgestellt. Bevorzugt liegt der Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 95°C. Besonders bevorzugt wird bei Temperaturen bis 60°C verpresst. Die Pressgeschwindigkeit wird durch Zufuhr von Wärme nicht oder allenfalls kaum beeinflusst. Eine Verzögerung kann beim Verpressen allenfalls dann eintreten, wenn die Holzbestandteile beispielsweise in der Presse erst auf Temperatur gebracht werden sollen. Eine Verzögerung tritt in diesem Fall deshalb ein, weil das Aufheizen eine zeitliche Verzögerung bewirken kann.
Werden die Fasern mit dem Harz bei Temperaturen von beispielsweise 200°C verpresst, so härten die Harze, die typischerweise eingesetzt werden, vollständig oder nahezu vollständig aus. Das Harz härtet nicht oder zumindest nur unwesentlich aus, wenn es bei Temperaturen unterhalb von 120°C zusammen mit den Holzspänen, Holzfasern, Sägemehl oder Mischungen hiervon verpresst wird. Der Fachmann war der Ansicht, das Harz müsse aushärten, damit eine Oberfläche bei Bauelementen wie Platten aus Holzwerkstoffen erzielt werden kann, die frei von Defekten ist.
Zunächst liegen die eingesetzten Harze in Form von niedermolekularen Bestandteilen vor. Aushärten bedeutet, dass die niedermolekularen Bestandteile miteinander vernetzen, so dass diese ein stabiles Netzwerk ausbilden.
Das verfahrensgemäß hergestellte Bauelement unterscheidet sich vom Stand der Technik insbesondere dadurch, dass die eingesetzten Harze nicht ausgehärtet sind. Mittels einer chemischen Analyse kann das eingesetzte Harz unverändert oder nahezu unverändert im Produkt aufgefunden werden. Es hat also keine chemische Umwandlung und keine bzw. praktisch keine chemische Vernetzung stattgefunden.
Die bei hinreichend niedrigen Temperaturen hergestellte Platte ist insbesondere als Halbzeug einsetzbar. Diese wird in einer Ausführungsform der Erfindung zusammen mit Dekorpapier, Gegenzugpapier und weiteren Bestandteilen eines Laminatfußbodens in bekannter Weise einer Presse zugeführt. Nun wird bei Temperaturen oberhalb von 150°C, bevorzugt oberhalb von 180°C verpresst. Die Obergrenze der Temperatur ist erreicht, wenn diese zu einer Beschädigung beim Produkt führt.
Es werden so nicht nur die Papiere mit der Platte verbunden, sondern es tritt dann auch eine Aushärtung der Harze in der Platte auf. Insgesamt werden dennoch Kosten im erheblichen Umfang eingespart, da ein Heizschritt reduziert oder sogar ganz vermieden wird.
Eine typische Dichte der verfahrensgemäß hergestellten Platte liegt bei 650 kg/m3. Die Platte sollte so stark verpresst worden sein, dass eine Dichte von 300 kg/m3, bevorzugt von 400 kg/m3, besonders bevorzugt von 500 kg/m3 nicht unterschritten wird, um zu einer stabilen und damit gut handhabbaren Platte zu gelangen. Typischerweise liegt die Dichte der Platte unter 1000 kg/m3.
Wird die Platte zum Endprodukt verpresst, so zum Beispiel zu einer beschichteten Platte für Laminatfußböden, so kann auf oberhalb von 1500 kg/m3, besonders bevorzugt auf oberhalb von 2000 kg/m3 verdichtet werden. So beträgt die Dichte in einer Ausführungsform Dichte 2400 kg/m3.
Der Harzanteil in der Platte liegt beispielsweise bei 7,5 Gewichtsprozent, wenn die hergestellte Platte als Fußboden in Form von Paneelen eingesetzt werden soll. Für Türblätter beträgt der Harzanteil typischerweise 2,5 Gewichtsprozent. Um Platten herstellen zu können, die der EN-Norm 438 genügen, sollte der Hartanteil 35 Gewichtsprozent nicht überschreiten. Aus wirtschaftlichen Gründen sollte die Grenze von etwa 10 Gewichtsprozent an Harzanteil nicht überschritten werden. Eine Untergrenze, bei der das Verfahren noch funktioniert, beträgt etwa 1 Gewichtsprozent.
Als Harze werden Reaktiv-Harze eingesetzt, also Harze mit Bestandteilen, die chemisch ein Netzwerk aufbauen können. Beispiele für Reaktiv-Harze sind: Fest- oder Flüssig-Phenol-Harze, Amino-Harze wie zum Beispiel Harnstoff-Harze, Melamin-Harze, Acrylat-Harze, Epoxyd-Harze und/ oder Polyester-Harze.
In einer Ausführungsform der Erfindung können aus Holz bestehende Hackschnitzel zunächst in feste und flüssige Bestandteile getrennt werden. Die festen Holzbestandteile werden getrocknet sowie mit Leim, also Reaktiv-Harzen versehen. Die mit Leim versehenen festen Holzbestandteile werden zu einem Formkörper, also beispielsweise einer Platte verpresst.
Die flüssigen Bestandteile umfassen insbesondere Lignin und Hemizellulose. Diese Stoffe verursachen bei den während der Trocknung herrschenden Temperaturen Emissionen, die zu eine Geruchs- und damit Umweltbelastung bewirken. Indem diese flüssigen Bestandteile vor der Trocknung abgetrennt werden, werden entsprechend Emissionen während der und/ oder im Anschluss an die Trocknung herabgesetzt. Entsprechend weniger wird die Umwelt bei der Plattenherstellung belastet.
Die flüssigen Bestandteile werden bevorzugt bei Temperaturen entsorgt und/ oder weiter verarbeitet, bei denen nur geringe Emissionen auftreten. Sind die Temperaturen der flüssigen Bestandteile hoch, also liegen diese insbesondere oberhalb von 90°C, so werden die flüssigen Bestandteile gegenüber der Umwelt solange in einem gasdichten System gehalten, bis die Temperaturen hinreichend gesunken sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die flüssigen Bestandteile und zwar insbesondere Lignin und Hemizellulose als Leim eingesetzt, also erfindungsgemäß mit den getrockneten festen Holzbestandteilen vermischt. Die festen Holzbestandteile werden vorzugsweise zu Fasern oder Spänen weiter verarbeitet. Die flüssigen Bestandteile können zum Beispiel in einem sogenannten Agitator von den festen Holzbestandteilen getrennt werden. Die vorgenannten Bestandteile, die erhalten werden, liegen typischerweise bei: 20 bis 35 Gew.-% Hemizellulose, 45 bis 50 Gew.-% Zellulose sowie 20 bis 35 Gew.-% Lignin. Die Zellulose ist ein fester Bestandteil des Holzes.
Hackschnitzel werden in einer Ausführungsform zunächst in eine Stopfschnecke hineingegeben. Von der Stopfschnecke aus gelangen die Hackschnitzel im komprimierten Zustand in einen Kochbehälter hinein und werden hier bei hohem Druck gekocht. Der Kochbehälter ist entsprechend auf hohe Drucke ausgelegt. Der Druck im Kochbehälter beträgt insbesondere wenigstens 1,2 bis 2,2 MPa (12 bis 22 bar). Gemäß dem Stand der Technik werden Hackschnitzel in der Regel bei Drucken von lediglich 0,8 bis 0,9 MPa gekocht. Durch die Temperaturdampfbehandlung werden die festen Holzbestandteile (Zellulose) vom Lignin und Hemizellulose, die flüssige Bestandteile darstellen, getrennt. Die Zellulose liegt in fester Form vor. Die beiden anderen Komponenten Lignin und Hemizellulose sind flüssig und können grundsätzlich als Leim eingesetzt werden. Die Klebkraft wird dabei überwiegend von der Hemizellulose bewirkt.
Es ist zwar aus der Druckschrift WO 98/37147 bekannt, das im Holz enthaltene Lignin und Hemizellulose von den festen Holzbestandteilen zu trennen und als Leim anschließend bei der Herstellung von MDF-Platten einzusetzen. Nachteilhaft entstehen bei diesem Verfahren starke Emissionen, die die Umgebung einer Produktionsstötte belasten. Das Problem der Emissionen wird erfindungsgemäß dadurch reduziert, dass die flüssigen Bestandteile in einem gasdichten Behälter von den festen Holzbestandteilen des Holzes getrennt werden. Die flüssigen Bestandteile werden abgetrennt und verbleiben zunächst beispielsweise in einem an den Behälter angeschlossen gasdichten System, und zwar zumindest solange die Temperaturen der Flüssigkeit so hoch sind, dass starke Emissionen auftreten. Nach der Abtrennung der flüssigen Bestandteile kühlen sich diese deutlich ab und werden erst bei relativ niedrigen Temperaturen aus dem gasdichten System herausgeführt und zum Beispiel weiter verarbeitet, also insbesondere über Düsen auf die Fasern gesprüht. Die flüssigen Bestandteile sind also deutlich abgekühlt und zwar insbesondere um wenigstens 30°C, bevorzugt um wenigstens 50°C, bevor sie das gas- und damit geruchsdicht abgekapselte System verlassen. In diesem relativ kühlen Zustand ist die Geruchsentwicklung deutlich niedriger. Es ist dann unkritisch, die flüssigen Bestandteile aus dem gasdichten System zu entnehmen.
Die flüssigen Bestandteile können als Leim eingesetzt werden. Dies wird umweltfreundlich dadurch ermöglicht, dass die flüssigen Bestandteile eines Holzes erst bei niedrigen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen deutlich unterhalb von 100°C, insbesondere unterhalb von 70° C, besonders bevorzugt unterhalb von 50°C ein gas- und damit geruchsdicht abgekapseltes System verlassen und in diesem kühlen Zustand zum Beispiel auf die Fasern aufgebracht werden. Auf diese Weise gelingt es also, Umweltbelastungen auf besonders wirtschaftliche Weise herabzusetzen.
Das gasdichte System besteht zum Beispiel aus dem Behälter nebst angeschlossenen Leitungen. Ein weiterer Behälter, der zum Beispiel zur Abkühlung dient, kann Teil des gasdichten Systems sein.
Insbesondere im Trocknungsrohr wird bei einer Aufbringung gemäß Stand der Technik der Leim unerwünscht einer Temperaturbehandlung ausgesetzt. Ab ca. 80° wird Leim nämlich nachteilhaft belastet bzw. aktiviert. Aktivierter Leim ist für den nachfolgenden Verarbeitungsschritt, bei dem die beleimten festen Holzbestandteile zur Platte verpresst werden, nicht mehr einsetzbar.
Durch den vorgenannten Stand der Technik wird der aktive Teil des Leims reduziert. Von den ursprünglich üblicherweise eingesetzten 22 Gew.-% sind nur noch 1 bis 8 Gew.-% einsatzbereit, wenn das Faser-Leim-Gemisch das Trocknungsrohr verlässt. Erfindungsgemäß wird Leim im relativ kühlen Zustand auf feste Holzbestandteile aufgebracht. Eine vorzeitige, unnötig umfangreiche Aktivierung von Leim wird so vermieden.
Bei HDF-, MDF-Platten wie auch bei Spanplatten wird derzeit ein Leim auf einer Formaldehyd-Harnstoffbasis eingesetzt. Werden Platten für den Fußbodenbereich hergestellt, so wird dem Leim Melamin hinzugefügt. Hierdurch soll die Quellung verhindert werden, die aufgrund von Feuchtigkeit auftreten kann.
Problemstellung ist also, dass ein Teil des Leims durch die Temperaturbehandlung für den eigentlichen Verarbeitungsschritt verloren ist. Nachteilhaft muss also wesentlich mehr Leim den Fasern oder den Spänen zugefügt werden, als dies erforderlich ist, um die Fasern oder die Späne in einer Presse unter Zufuhr von Temperatur zu verpressen und so zum gewünschten Ergebnis, also beispielsweise zur MDF-Platte zu gelangen. Derzeit kann eine MDF-Platte ca. 60 kg Leim pro m3 aufweisen. Diese Menge kann erheblich reduziert werden, wenn Leim im relativ kühlen Zustand aufgebracht wird.
Die in der vorbeschriebenen Weise erhaltenen flüssigen Anteile Hemizellulose sowie Lignin werden in einer Ausgestaltung der Erfindung abgekühlten bzw. kühlen Zustand auf die festen Holzbestandteile als Leim aufgebracht. Sie können im abgekühlten bzw. kühlen Zustand mit einem anderen Leim vorteilhaft gemischt werden. Der andere Leim wurde also nicht aus flüssigen Bestandteilen des Holzes gewonnen. Der Anteil an Hemizellulose sowie Lignin in der so bereitgestellten Leimmischung beträgt bevorzugt nicht mehr als 20 Gew.-%. Das Gemisch enthält darüber hinaus insbesondere einen Leim auf einer Formaldehyd-HarnstoffBasis. Ferner können die beim Stand der Technik verwendeten Leime eingesetzt werden.
Wird ein Leimgemisch eingesetzt, das mehr als 20 Gew.-% Anteile an Hemizellulose und Lignin enthält, so wird die Presszeit (bei einem ergänzenden Einsatz der derzeit konventionell zur Verfügung stehenden synthetischen Leime) relativ lang, während der die beleimten Fasern zur Platte verpresst werden. Es ist daher wirtschaftlicher, Hemizellulose und Lignin mit anderem Leim oder Leimgemischen zu mischen. Auf diese Weise kann einerseits konventioneller Leim eingespart werden und andererseits wird das Verfahren nicht aufgrund langer Presszeiten relativ lang und damit weniger wirtschaftlich. Welche Obergrenze für die Anteile an Hemizellulose und Lignin wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt von der Reaktivität des Leims ab, mit dem die Bestandteile Hemizellulose und Lignin gemischt werden. Die genannte Obergrenze von 20 Gew.-% stellt daher lediglich ein Richtwert bzw. ein derzeitiger Erfahrungswert dar.
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die festen Holzbestandteile erst getrocknet und anschließend wird Leim mit den getrockneten Bestandteilen bei Temperaturen gemischt, die wesentlich unterhalb der Trocknungstemperaturen liegen und zwar insbesondere unter 100°C. Hierdurch wird vermieden, dass der Leim unerwünscht den relativ heißen Temperaturen ausgesetzt wird, die während der Trocknung auftreten.
Auch der Leim trägt beim Stand der Technik zu Emissionen bei. Indem dieser nun nicht mehr den heißen Trocknungstemperaturen ausgesetzt, sondern bei relativ kühlen Temperaturen auf die festen Holzbestandteile gebracht wird, werden vom Leim herrührende Emissionen ebenfalls vermieden. Es werden also im Trockner bzw. Trocknungsrohr lediglich Wasser, aber keine Chemikalien getrocknet. Hieraus ergeben sich entsprechende Umweltvorteile, da die Trockenluft nicht nachteilhaft mit Dämpfen, die gemäß dem Stand der Technik vom Leim stammen, belastet wird. Entsprechend umweltfreundlicher gelingt die Herstellung der Platten. Daneben weist diese Ausgestaltung den Vorteil auf, dass Anteile des Leims nicht nachteilhaft bereits während des Trocknungsprozesses aktiviert werden und damit für das eigentliche Verkleben der Holzbestandteile zur Platte nicht mehr zur Verfügung stehen.
Die festen Holzbestandteile, die insbesondere in Form von Fasern oder Spänen vorliegen und die getrocknet werden, sind vorteilhaft nicht mit flüssigen Bestandteilen des Holzwerkstoffs sowie in der vorgenannten Ausgestaltung auch nicht mit Leim belastet. Die entsprechenden flüssigen Phasen werden also im Trockner auch nicht getrocknet. Im Vergleich zum Stand der Technik werden erhebliche Energiemengen eingespart. Die Einsparung von Energie hat nicht nur erhebliche Kostenvorteile zur Folge, sondern schont auch natürliche Ressourcen und damit die Umwelt.
Indem der Leim erst im Anschluss an die Trocknung auf die Holzbestandteile aufgebracht wird, wird die Menge des für die Plattenherstellung benötigten Leims reduziert. Es gelingt eine Reduzierung auf 45 bis 55 kg pro m3 Platte. Ein typischer Wert liegt bei 50 bis 52 kg pro m3 Platte.
Eine wesentliche Größe, um die geeignete Beleimung von Fasern oder Spänen zu bewirken, ist das "richtige" Verhältnis der festen Holzbestandteile zu Leim. Erfindungsgemäß werden daher in einer Ausgestaltung des Verfahrens die festen Holzbestandteile vor der Beleimung einer Bandwaage zugeführt. Auf der Bandwaage werden die festen Holzbestandteile auf der einen Seite mittels eines umlaufenden Transportbandes weiter transportiert, auf der anderen Seite werden sie gewogen. Hierdurch wird die Information erhalten, welche Menge an Leim den festen Holzbestandteilen des Holzes im nachfolgenden Schritt zuzufügen ist.
Die festen Holzbestandteile werden mittels der Bandwaage an die nachfolgende Einrichtung übergeben. Mögliche Gewichtsschwankungen der zugeführten festen Holzbestandteile werden während des Transportes erfasst, registriert und in einer Ausführungsform gespeichert. Diese Daten werden aufbereitet und können als Stellgröße für die Menge an Leim dienen, die nachfolgend auf die festen Holzbestandteile aufgebracht wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Transportgeschwindigkeit bei der Bandwaage so gesteuert, dass eine gleichmäßige Menge an festen Holzbestandteilen der nachfolgenden Beleimungseinrichtung (Einrichtung, in der die festen Holzbestandteile mit Leim versehen werden) zugeführt wird. Durch eine Geschwindigkeitsveränderung des Einzuges wird also eine konstante Materialmenge den nachfolgenden Einrichtungen zugeführt. Die Gewichtserfassung der festen Holzbestandteile, die in Form von Fasern oder der Spänen vorliegen können, kann in kleinsten Schritten erfolgen und ermöglicht eine gleichmäßige Zuspeisung der festen Holzbestandteile mit einer Genauigkeit von zum Beispiel ± 1 %.
Es ist nicht einfach, die festen Holzbestandteile mit Leim geeignet gleichmäßig zu versehen, und zwar insbesondere, wenn die festen Holzbestandteile in Form von Fasern vorliegen. Fasern neigen dazu, sich watteartig zusammenbauschen. Es ist dann schwierig, den Leim auf den Fasern gleichmäßig zu verteilen. In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Beleimung daher in einem Mischer, in dem Leim und feste Holzbestandteile miteinander vermischt werden.
Der Mischer weist in einer Ausgestaltung der Erfindung Mittel zur Kühlung seines Gehäuses auf. Hierfür ist in einer besonders einfachen Ausführungsform ein zumindest teilweise doppelwandiges Gehäuse, so zum Beispiel ein doppelwandiges Rohr vorgesehen, welches Teil des Gehäuses des Mischers ist. Eine gekühlte Flüssigkeit, so zum Beispiel gekühltes Wasser, wird durch das doppelwandige Gehäuse hindurchgeleitet, um den Mischer bzw. seine Wände zu kühlen. Durch die Kühlung soll im Inneren eine Kondenswasserschicht auf den Wänden entstehen. Entsprechend ist die Kühlung auszulegen. Die Kondenswasserschicht bewirkt, dass mit Leim versehene feste Holzbestandteile nicht an den Wänden haften bleiben und den Mischer verstopfen.
Nach der Trocknung der festen Holzbestandteile werden diese in einer Ausgestaltung der Erfindung flächig verteilt und eine Art Vorhang oder Matte gebildet. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die festen Holzbestandteile in Form von Fasern vorliegen, da hieraus ohne weiteres eine Matte bzw. ein Vorhang gebildet werden kann. Leim wird anschließend hinzugegeben und zwar insbesondere in den Vorhang hineingesprüht. Vorzugsweise wird ein Luft-Leim-Gemisch hineingesprüht, um so eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Leims zu gewährleisten. Durch die Bildung eines Vorhangs wird erreicht, dass der Leim gleichmäßig auf die festen Holzbestandteile verteilt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die festen Holzbestandteile in Form von Fasern vorliegen.
Ein aus festen Holzbestandteilen gebildeter Vorhanges bzw. gebildete Matte wird in einer Ausgestaltung in den Mischer eingeführt. Der Vorhang bzw. die Matte wird dann durch Düsen mit einem Luft-Leim-Gemisch angeblasen. Über die Düsen wird der Leim also dem Vorhang oder der Matte zugeführt. Anschließend wird der Vorhang oder die Matte vorzugsweise kontaktlos durch den Mischer hindurchgeführt. Durch die kontaktlose Durchführung wird ein Anhaften von den festen Holzbestandteilen an Wänden vorteilhaft vermieden. Verschmutzungsprobleme und damit verbunden Kosten werden so verringert.
Der Leim wird zusammen mit Luft insbesondere bei einer Temperatur von 40 bis 70 °C, bevorzugt bei einer Temperatur von 55 bis 60°C in die getrockneten festen Holzbestandteile des Holzes hineingeblasen. Hierdurch wird erreicht, dass der Leim eine trockene Außenhaut erreicht. Er wird also minimal aktiviert. Hierdurch wird verbessert erreicht, dass das anschließende Gemisch aus festen Holzbestandteilen und Leim nicht an Transporteinrichtungen und Geräten, so zum Beispiel im Inneren des Mischers kleben bleibt.
Da der Leim wesentlich niedrigeren Temperaturen als bisher ausgesetzt wird, ist es möglich, reaktivere Leime im Vergleich zum Stand der Technik einzusetzen. Darüber hinaus ist es möglich, den Bestandteil an Chemikalien wie z.B. Formaldehyd zu reduzieren. Hieraus ergeben sich weitere Umweltvorteile.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Leim mit erwärmter Luft verwirbelt und dieses Luft-Leim-Gemisch den getrockneten festen Holzbestandteilen, also zum Beispiel Fasern oder Spänen hinzugefügt. Die Warmluft, die zum Beispiel über eine Kabine zusammen mit dem Leim und den getrockneten festen Holzbestandteilen in den Mischer eingeführt wird, aktiviert die Oberflächen der dabei erzeugten Leimtröpfchen etwas. Hierdurch wird einem Anhaften von festen Holzbestandteilen an nachfolgenden Einrichtungen, so zum Beispiel an Mischerwänden, geeignet entgegengewirkt. Andernfalls müsste zum Beispiel der Mischer in kürzester Zeit gereinigt werden. Die Produktion würde dann also nachteilhaft gestoppt. Unerwünschte Reinigungskosten fallen ferner entsprechend an. Diese erheblichen wirtschaftlichen Nachteile sind gegenüber dem Nachteil, dass Leim ein wenig aktiviert wird, abzuwägen und miteinander zu vergleichen. Durch wenige Versuche kann der Fachmann ermitteln, wie weit der Leim an seiner Oberfläche zu aktivieren ist, um zu einem optimalen wirtschaftlichen Ergebnis zu gelangen. Der Anteil an aktivierten Leim wird im Vergleich zum Stand der Technik stets gering sein.
Nach der Zugabe des Leims zu den getrockneten festen Holzbestandteilen wie Fasern oder Spänen wird die freie Oberfläche des Leims in einer Ausgestaltung der Erfindung durch eine hierfür geeignete Einrichtung weiter etwas aktiviert, um so nachfolgende Verarbeitungsschritte zu erleichtern. Nach der Zugabe des Leims zu den getrockneten festen Holzbestandteilen, also z. B. zu Fasern oder Spänen, insbesondere nach Verlassen des Mischers gelangen die mit Leim behafteten festen Holzbestandteile deshalb vorzugsweise in ein Steigrohr, welches insbesondere 10 bis 30 m, vorzugsweise ca. 20 m lang ist. Der Durchmesser des Steigrohres liegt insbesondere bei 1 bis 4 Metern.
Das Steigrohr wird bevorzugt ebenfalls gekühlt und ist seinerseits dann beispielsweise doppelwandig, um eine Kühlflüssigkeit zwischen die beiden Wände einer Doppelwand hindurchzuleiten. Zielsetzung ist wiederum die Bildung einer Kondenswasserschicht auf den Innenwänden des Steigrohres, damit die beleimten festen Holzbestandteile nicht an den Wänden haften bleiben.
Durch das Steigrohr können die beleimten festen Holzbestandteile besonders einfach kontaktlos durch einen Luft- oder Gasstrom hindurchgeführt werden.
Es hat sich herausgestellt, dass die festen Holzbestandteilen, insbesondere wenn diese in Form von Fasern vorliegen, mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 25 Meter pro Sekunde, vorzugsweise von wenigstens 35 Meter pro Sekunde durch das Steigrohr hindurchgeführt werden sollten. Ist die Geschwindigkeit geringer, so bleiben Fasern oder Späne trotz der vorgenannten Maßnahmen an dem Steigrohr verstärkt haften. Hierdurch würde das Steigrohr unnötig schnell verschmutzen. Als niedrigere Geschwindigkeiten vorgesehen worden sind, musste das Steigrohr bereits nach 8 Stunden gesäubert werden. Durch Einstellen einer geeigneten Geschwindigkeit konnten die Zyklen auf 7 bis 8 Tage ausgeweitet werden. Es musste also lediglich jede Woche das Steigrohr gereinigt werden.
Die maximale Geschwindigkeit, mit der die mit Leim behafteten festen Holzbestandteile durch das Steigrohr hindurchgeblasen werden, hängt von der Leistungsfähigkeit der nachfolgenden Komponenten bzw. Einrichtungen ab. Hier ist zu berücksichtigen, dass die nachfolgenden Komponenten bzw. Einrichtungen in der Lage sein müssen, die ankommende Menge an festen Holzbestandteilen zu verarbeiten. In der Praxis konnte derzeit eine Obergrenze von 40 Meter pro Sekunde problemlos realisiert werden. Ab 50 Meter pro Sekunde waren die bisher eingesetzten nachfolgenden Komponenten überlastet. Die obere Geschwindigkeitsgrenze kann gesteigert werden, sobald leistungsfähigere nachfolgende Komponenten zur Verfügung stehen. Grundsätzlich gilt, dass höhere Transportgeschwindigkeiten im Steigrohr von Vorteil sind, da dann Verschmutzungsprobleme und hiermit einhergehende Produktionsstillstände entsprechend verringert werden.
Durch Vorsehen eines Steigrohres wird erreicht, dass der Leim an der Oberfläche weiter etwas aktiviert wird, um so nachfolgende Verarbeitungsschritte geeignet durchführen zu können. Die Länge des Steigrohres ist also vom Fachmann an den gewünschten Grad der Leimaktivierung anzupassen. Der Fachmann wird bei der Auslegung die Transportgeschwindigkeit im Steigrohr berücksichtigen.
Im Anschluss an die Zugabe von Leim zu den getrockneten festen Holzbestandteilen, insbesondere im Anschluss an die teilweise Aktivierung des Leims im Steigrohr gelangen die festen Holzbestandteile, die mit Leim behaftet sind, in einen Zyklonen. Hier ist der Leim nun aufgrund der vorgenannten Maßnahmen hinreichend an der Oberfläche aktiviert worden, so dass er im Zyklonen nicht mehr haften bleibt. Im Zyklonen werden die festen Holzbestandteile abgeschieden und mit einem Transportmittel wie einem Band dem nächsten Verarbeitungsschritt zugeführt. Die festen Holzbestandteile werden im Zyklonen von der Luft getrennt. Das Transportmittel leitet die festen Holzbestandteile in einer Ausführungsform in ein Sichtgerät. Im Sichtgerät werden die festen Holzbestandteile auf grobe Bestandteile hin untersucht. Die groben Bestandteile werden automatisiert aussortiert. Grobe Bestandteile sind beispielsweise Leimklumpen.
Vom Sichtgerät werden die festen Holzbestandteile mittels eines Bandes weiter zur Presse transportiert und hier zur Platte verpresst. Die Presse besteht bevorzugt aus gegeneinander gepressten, umlaufenden Pressbändern, die geeignet temperiert werden. So kann kontinuierlich verpresst werden. Die Temperatur ist vom Fachmann auf den jeweils verwendeten Leim abzustimmen. Die Energiemenge und die hieraus resultierenden Temperaturen für die beiden Pressbänder sind in einer Ausführungsform daher unterschiedlich gewählt, um so einen Verzug bei der hergestellten Platte zu vermeiden. Auf eine Temperierung der Presse kann erfindungsgemäß jedoch auch vollständig verzichtet werden.
Die Düsen, über die der Leim den festen Holzbestandteilen in einer Ausgestaltung der Erfindung zugegeben wird, sind bevorzugt kegelförmig ausgestaltet. Durch die Kegelspitze tritt der Leim dann tröpfchenartig aus, so dass hierdurch eine gleichmäßig Verteilung des Leims vorteilhaft gefördert, also verbessert wird.
Zur Vermeidung von Reinigungsarbeiten und einem hiermit einhergehenden Stillstand der Produktion ist darauf zu achten, dass der beispielsweise aus Düsen austretende Leim nachfolgende Werkzeuge wie im Mischer befindlichen Werkzeuge nicht kontaktiert. Der Leim wird daher bevorzugt direkt in Richtung der festen Holzbestandteile gelenkt, und zwar insbesondere gespritzt, um so eine möglichst gleichmäßige Verteilung zu erzielen. Im übrigen ist dann insbesondere auf einen genügenden Abstand zwischen Düsen und nachfolgenden Werkzeugen in einem Mischer zu achten. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der Abstand zwischen Werkzeugen im Mischer und den Düsen wenigstens 1 Meter, bevorzugt wenigstens 2 Meter betragen sollte, wenn der Leim horizontal eingespritzt wird. Die festen Holzbestandteile werden dann senkrecht zu Beginn des Mischers eingeführt und in diesem horizontal weiter transportiert. Die genannten konkreten Abstandswerte beziehen sich natürlich nur auf einen konkreten Einzelfall. Sie sind nicht allgemeingültig, da es schließlich auch auf die Geschwindigkeit ankommt, mit der der Leim aus den Düsen austritt.
Wird ein Leim-Luft-Gemisch in Richtung der festen Holzbestandteile gespritzt, so steht vorteilhaft zugleich ein Luftstrom bereit, mit dem die festen Holzbestandteile zunächst möglichst kontaktlos durch nachfolgende Einrichtungen wie einem Mischer oder einem Steigrohr geblasen und damit transportiert werden. Anstelle von Luft kann grundsätzlich auch ein anderes Gas eingesetzt werden.
Als Werkzeuge in einem Mischer werden insbesondere Rührgeräte eingesetzt, die eine Durchmischung der festen Holzbestandteile mit dem Leim bewirken.
Um zu guten Ergebnissen zu gelangen, werden die festen Holzbestandteile in Form eines Vorhangs vor die Düsen gebracht. Hierdurch wird zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen vermieden, dass Leim in den Mischer hineinspritzt und hier Werkzeuge verschmutzt. Andernfalls würden die festen Holzbestandteile an den Werkzeugen anhaften, und der Mischer würde in kürzester Zeit verstopft und müsste in kurzen Abständen gereinigt werden.
Die Werkzeuge im Mischer sind in einer Ausgestaltung an einer zentral eingebauten Achse befestigt und bestehen aus sternförmig abstehenden Stangen, die ähnlich wie ein Ruderblatt in einen flachen Bereich übergehen. Insgesamt wird ein Stern aus zum Beispiel vier Werkzeugen gebildet. Je zwei Werkzeuge schließen also einen Winkel von 90° ein. Im Vergleich zum Luftstrom, der durch den Mischer fließt, sind die Ruderblätter schräg gestellt. Hierdurch wird eine Verwirbelung der Luft erzielt und damit eine gute Durchmischung der festen Holzbestandteile mit dem Leim. Mehrere durch Werkzeuge gebildete "Sterne" sind in gleichmäßigen Abständen an der Achse befestigt. Die festen Holzbestandteile werden dann parallel zur Achse durch den Mischer transportiert. Ganz allgemein sind die Werkzeuge also insbesondere so beschaffen, dass neben den festen Holzbestandteilen Luft verwirbelt wird. Propellerartig wirkende oder propellerartige Werkzeuge sind also zu bevorzugen.
Aus den festen Holzbestandteilen wird ein Vorhang bevorzugt wie folgt erzeugt.
Ein Transportmittel, so zum Beispiel ein Transportband bzw. eine Bandwaage ist am Ende mit wenigstens einer, bevorzugt mit mehreren Walzen versehen. Durch die Walze(n) werden die festen Holzbestandteile hindurchgeführt. Die Walzen sind insbesondere gegeneinander gedrückt. Verbleibt ein Spalt zwischen zwei Walzen oder einer Walze und einer angrenzenden Fläche, so ist dies grundsätzlich unschädlich. Hierdurch wird erreicht, dass durch die Walzen eine Art Vorhang oder Matte aus den festen Holzbestandteilen gebildet wird. Es wird also die Vorhangform durch die Walzen erzeugt.
Es wird dabei bevorzugt ein Transportband eingesetzt, da dieses eine gleichmäßige Zuführung von festen Holzbestandteilen, die insbesondere ganz oder überwiegend in Form von Fasern vorliegen, zu den Walzen gewährleistet. Wird eine Bandwaage eingesetzt, so wird in einer Ausführungsform die Geschwindigkeit der Zuführung zu den Walzen so gesteuert, dass den Walzen eine besonders gleichbleibende Menge an festen Holzbestandteilen zugeführt wird. Gemäß dem Stand der Technik werden regelmäßig Schnecken zum Transport von festen Holzbestandteilen bei der Herstellung von Platten eingesetzt. Feste Holzbestandteile verlassen Schnecken jedoch relativ ungleichmäßig. Ein entsprechend ungleichmäßiger aus den festen Holzbestandteilen gebildeter Vorhang wäre die Folge. Ein gleichmäßig dicker und breiter Vorhang ist von Vorteil, um eine gleichmäßige Leimverteilung zu erreichen. Außerdem wird so erreicht, dass der Vorhang eingespritzten Leim von nachfolgenden Werkzeugen zuverlässig trennt.
Insbesondere durch die zusammengepressten oder einen Spalt breit auseinander liegenden Walzen zur Erzeugung des Vorhangs wird vermieden, dass die festen Holzbestandteile, insbesondere wenn diese ganz oder überwiegend in Form von Fasern vorliegen, watte- oder klumpenartig weitergeleitet werden. Dies würde die gewünschte gleichmäßige Beleimung behindern.
Um eine hinreichend große Menge an festen Holzbestandteilen zu einem Vorhang verarbeiten zu können sowie zur Erzielung eines besonders gleichmäßigen Vorhangs, sind in einer Ausführungsform mehr als zwei Walzen eingesetzt, durch die die festen Holzbestandteile zur Erzeugung eines Vorhangs hindurch geleitet werden. Die Walzen sind vorzugsweise versetzt übereinander so angeordnet, dass ein spitzer Winkel der Walzen mit einem Transportmittel so zum Beispiel einem Transportband bzw. der Bandwaage eingeschlossen wird. Hierdurch kann genügend Material dem Transportmittel zugegeben, also zum Beispiel auf die Bandwaage gegeben werden, um eine hinreichend große Menge an festen Holzbestandteilen gleichmäßig verarbeiten zu können.
In der Praxis hat sich bisher herausgestellt, dass insgesamt vier Walzen besonders vorteilhaft sind, um einen Vorhang aus den festen Holzbestandteilen zu erzeugen, der anschließend mechanisch beleimt wird.
Die Öffnung, durch die der aus den festen Holzbestandteilen bestehende Vorhang in einer Ausführungsform in oder vor den Mischer geführt wird, entspricht bevorzugt der maximalen Breite des Mischergehäuses, also zum Beispiel dem Durchmesser des genannten Rohres, das zugleich die Wände des Mischers bildet. Hierdurch ist sichergestellt, dass die gesamte Breite im Mischer durch den Vorhang abgedeckt wird. Andernfalls könnte Leim an den verbleibenden Öffnungen seitlich am Vorhang vorbei in das Innere des Mischers hineinspritzen, und die vorgenannten Verschmutzungsprobleme würden auftreten.
Würde nicht die gesamte Breite des Mischers abgedeckt, so würde nicht nur Leim in den Mischer hineinspritzen, sondern es würden auch verstärkt am Rand befindliche feste Holzbestandteile mitgerissen werden, die verklumpen. Hierdurch wird die Qualität des Materials beeinträchtigt. Entsprechende Produktionsprobleme wären die Folge. Eine Aufarbeitung des Materials müsste nachteilhaft und kostenintensiv betrieben werden.
Die seitlichen Wände des Mischers werden in der Praxis vorzugsweise auf 7 bis 15 °C, insbesondere auf 10 bis 12°C abgekühlt. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine Kondenswasserschicht sich auf den Wänden absetzt. Durch die Kondenswasserschicht wird das Ankleben vermieden.
Die genannten Temperaturen eignen sich auch für die Bildung einer Kondenswasserschicht an den Innenwänden innerhalb des Steigrohres.
Da u.a. ein gasförmiges Medium wie Luft für den Transport der Fasern mit dem Leim durch den Mischer vorgesehen wird, weisen die Düsen zur Einspeisung von Leim in einer Ausgestaltung der Erfindung einen Abstand zum Gehäuse des Mischers auf. Vor einer Öffnung des Mischergehäuses befinden sich dann die Düsen. Zwischen Düsen und Öffnung verbleibt damit ein Spalt oder Ringspalt, über den Luft mitgerissen und so geeignet zugeführt werden kann. Darüber hinaus kann bei dieser Ausgestaltung die Luft, die über den Spalt oder Ringspalt eingeführt wird, vorgewärmt werden, um eine gewünschte Temperatur im Mischer bereitzustellen, insbesondere um so eine erwünschte Aktivierung des Leims an der Oberfläche zu fördern.
Werkzeuge im Inneren des Mischers sind in einer Ausgestaltung auf einer Achse angebracht. Ringförmig um die Achse herum sind dann die Düsen zur Einspeisung von Leim angeordnet, um so Fasern gleichmäßig mit Leim zu versehen. Die Fasern bzw. der aus Fasern bestehende Vorhang werden dann bevorzugt senkrecht zur Achse zwischen Düsen und Werkzeugen zugeführt. In Abhängigkeit von dem Durchmesser des Mischers werden Düsen in einer oder in mehreren Reihen ringförmig angeordnet. Bei entsprechend großem Durchmesser wird die gesamte Öffnung des Mischers mit Leim besprüht, indem eine zweite Reihe an Düsen ringförmig um die Achse herum angeordnet ist.
Zu den aus festen Holzbestandteilen bestehenden Fasern werden in einer Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich Glasfasern oder Kunststofffasern hinzugegeben. Die Zugabe erfolgt insbesondere im oder unmittelbar vor dem Mischer. Hierdurch können besonders gut plattenartige Formteile hergestellt werden, die zum Beispiel als Innenverkleidung in einem Auto vorgesehen werden. Solche geformten Platten können in der Automobilindustrie beispielsweise als Hutablage eingesetzt werden. Es genügt dann, das Schichtsystem lediglich vorzupressen. Ein Endpressschritt muss nicht durchgeführt werden.
In der Autoindustrie werden nicht so viele Formteile benötigt, wie Fasern üblicherweise im großindustriellen Maßstab wirtschaftlich hergestellt werden. Daher ist es wirtschaftlicher, Formteile, die insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt werden, zusammen mit (für die Herstellung von Paneelen vorgesehene) MDF-Platten herzustellen, um so die Fasermengen im großtechnischen Maßstab nutzen zu können. Die für die Herstellung von Paneelen vorgesehene Holzfaser-Platten weisen eine Oberseite und eine Unterseite auf, die zueinander parallel verlaufen und die eben sind. Diese Platten sind wenige Millimeter dick. Sie weisen in der Regel keine Kunststoff- oder Glasfasern auf, da keine besonderen Formen realisiert werden müssen, die von einer ebenen Oberfläche abweichen.
Bei der Herstellung von Formteilen sind scharfe Kanten problematisch, wie beispielsweise die deutsche Fachzeitschrift HK 3/88 auf der Seite 278 lehrt. Scharfe Kanten neigen zum Aufreißen. Durch Verstärkung mit Glasfaser- oder Kunststofffasern werden solche Probleme vermieden bzw. deutlich reduziert.
Formteile der vorgenannten Art werden auch in der Möbelindustrie eingesetzt. Solche Formteile werden z. B. bei Türen benötigt, die aus Designgründen besonders geformt sind.
Im Unterschied zu aus Fasern bestehenden Platten, also zum Beispiel MDF- oder HDF-Platten, die als Trägerplatte bei Paneelen für Fußböden eingesetzt werden, genügt es bei den Formteilen, diese lediglich vorzupressen. Das Vorpressen findet bei wesentlich geringeren Drücken statt als der eigentliche Pressschritt. Der Vorpressdruck kann lediglich ein 1/3 des Drucks betragen, der für den eigentlichen Pressschritt eingesetzt wird. Der eigentliche Pressschritt kann bei Drucken von 75 bis 80 kg/cm2 durchgeführt werden.
Der Anteil an Glasfasern und/ oder Kunststofffasern in einem Formteil beträgt bis 25 Gew.-%, bevorzugt bis 15 Gew.-%, um zu kostengünstigen Ergebnissen zu gelangen. Wenigstens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 5 Gew.-% sollten an Glasfasern eingesetzt sein.
Holzfasern für die Herstellung von Formteilen den Holzfasern abzuzweigen, die für die Herstellung von MDF- oder HDF-Platten für Paneele, insbesondere für Fußbodenpaneele verwendet werden, ist auch unabhängig von den hier genannten sonstigen erfindungsgemäßen Maßnahmen und Merkmalen besonders wirtschaftlich im Vergleich zum Stand der Technik.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden mit Leim versehene feste Holzbestandteile - zum Beispiel auf einem Transportband - schichtförmig angeordnet und mit heißem Wasserdampf beaufschlagt, so zum Beispiel durch Dampfstoß. Anschließend wird die Schicht in einer Presse - so zum Beispiel innerhalb von zwei umlaufenden gegeneinander gepressten Bändern - zur Platte verpresst. Die Erfindung ist für die Herstellung von Faserplatten besonders gut geeignet.
Bedampft werden in einer Ausführungsform von außen die beiden äußeren Hauptoberflächen der Schicht. Dies kann gleichzeitig mit einer Vorpressung oder Verdichtung der Schicht geschehen. Zum Beispiel mittels eines dampfdurchlässigen Transportbandes werden die schichtförmig vorliegenden festen Holzbestandteile zwischen zwei starre Platten transportiert. Eine Platte befindet sich dann unterhalb des Transportbandes und die andere oberhalb des Transportbandes. Der Abstand zwischen den beiden Platten kann in Transportrichtung so abnehmen, dass hierdurch die Schicht verdichtet wird. Über in den Platten befindliche Düsen wird die Schicht mit Dampf beaufschlagt. Die Feuchtigkeit im Oberflächenbereich der Schicht wird dann insbesondere um wenigstens 2 Gew.-%, so zum Beispiel bis 4 Gew.-% und damit beispielsweise von 7 Gew.-% auf 9 bis 11 Gew.-% erhöht. Die Temperatur des Dampfes beträgt typischerweise 100 bis 130°C.
Durch die Bedampfung wird die Temperaturleitfähigkeit zur Mitte der Schicht gesteigert. Insgesamt wird hierdurch ein besseres Pressverhalten und damit eine Reduzierung der Presszeit bewirkt.
Die Schicht oder die bereits verdichtete Schicht aus festen, mit Leim versehenen Holzbestandteilen kann in einer Ausführungsform geteilt werden, so dass quasi zwei übereinander befindliche Schichten vorliegen. Beispielsweise wird die Schicht hierfür auf einem Transportband transportiert. Oberhalb sowie quer zum Transportband ist ein Band oder eine Schiene so angeordnet, dass dieses die auf dem Transportband befindliche Schicht teilt. An das Band oder an die Schiene schließt sich eine Bedampfungseinrichtung an, die sich auf diese Weise zwischen den beiden Schichten befindet. Die angrenzenden Seiten der beiden durch Teilung entstandenen Schichten oder zumindest eine davon wird wie zuvor geschildert bedampft, um so schnellere Presszeiten zu ermöglichen. Im Anschluss an diese Bedampfung liegt die obere Schicht auf der unteren auf. Die bedampften Schichten werden in die Presse transportiert und hier zur Platte verpresst.
Die Bedampfung bewirkt, dass eine direkte oder indirekte rasche Aufheizung der mit Leim versehenen Fasern unmittelbar und/ oder beim Verpressen gelingt.
Bei der Herstellung von Paneelen von Fußböden ist es von Interesse, dass die Paneele harte Außenschichten und eine weiche Innenschicht aufweisen. Hierdurch kann beispielsweise der Trittschall vorteilhaft reduziert werden. Wird gezielt die Oberfläche bedampft und bleibt der Innenbereich relativ trocken, so werden gezielt die Oberflächen verpresst. Ursächlich hierfür ist unter anderem, dass sich feuchtes Material besser als trockenes Material verpressen lässt. Oberflächenbereiche werden also gezielt verdichtet. Durch die Vorbedampfung ist es auch möglich, den Temperaturverlauf zu steuern. So wird es möglich, in verbesserter Weise zu härteren Außenschichten im Vergleich zur Mittelschicht zu gelangen.
Dem Dampf können ferner Zusätze zugegeben werden, die zur Härtung beitragen. So werden die erwünschten harten Oberflächen weiter verbessert erhalten, wenn die Oberflächen vor dem Verpressen bedampft werden.
Liegen härtere Deckschichten vor, so können diese relativ dünn sein. So kann insgesamt Material bei gleicher Plattendicke eingespart werden, da die weiche Mittelschicht aus vergleichsweise wenig Material hergestellt wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren weiter verdeutlicht.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Bandwaage 1 und einen nachfolgenden Mischer 2. Wie durch den Pfeil 3 angedeutet, werden getrocknete Fasern, die aus Holzhackschnitzeln hergestellt wurden, über eine Öffnung eines Gehäuses 4 der Bandwaage 1 zugeführt. Eine Schräge 5 lenkt die ankommenden Fasern auf das Band der Bandwaage.
Die Bandwaage erfasst und steuert die Materialmenge, die in Richtung der drei Walzen 6 transportiert wird. Die drei Walzen 6 sind übereinander sowie versetzt so angeordnet, dass diese mit der Bandwaage 1 einen spitzen Winkel Alpha einschließen. Die auf der Bandwaage befindlichen Fasern gelangen in diesen spitzen Winkel hinein. Sie passieren die rotierenden Walzen 6. Dabei wird aus den Fasern ein Vorhang gebildet, der schwerkraftbedingt senkrecht nach unten entlang des Pfeils 7 weiter transportiert wird. Der Vorhang gelangt so in den Mischer 2 hinein und zwar zwischen eine Mehrzahl an Düsen 8 und Werkzeuge 9.
Der Mischer besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse. Das Gehäuse wird durch eine Doppelwand 10 und 11 gebildet. Zentral im Inneren des Gehäuses ist eine Achse 12 angeordnet, auf der die Werkzeuge 9 befestigt sind. Ein Werkzeug 9 schließt mit der Achse 12 einen rechten Winkel ein. Jeweils vier ruderblattartige Werkzeuge 9 sind sternförmig zusammengefasst. Mehrere dieser zusammengefassten Werkzeuge sind in gleichförmigen Abständen auf der Achse 12 befestigt. Der vordere Bereich, in den der aus Fasern bestehende Vorhang eingeführt wird, ist frei von Werkzeugen. So wird gewährleistet, dass ein hinreichend großer Abstand zwischen den Werkzeugen 9 und den Düsen 8 vorhanden ist. Dieser Abstand ist vorgesehen, damit aus den Düsen 8 austretender Leim nicht während des Betriebes auf die Werkzeuge unmittelbar auftrifft.
Der Durchmesser des Gehäuses des Mischers entspricht der Breite der Öffnung, über die der aus Fasern bestehende Vorhang in den Mischer eingeführt wird. Die Breite des Vorhangs ist an die Breite der Öffnung angepasst. Die Düsen 8 sind halbkreisförmig um die Achse 12 herum in einem oberen Bereich angeordnet. Hierdurch wird bewirkt, dass einerseits der Vorhang gleichmäßig mit Leim versehen wird und andererseits der aus den Düsen 8 austretende Leim nicht unmittelbar auf Teile des Mischers auftrifft. Zwischen den Düsen 8 und dem Gehäuse 10, 11 ist ein Abstand angeordnet, so dass eine Art Ringspalt gebildet wird. Über diesen Ringspalt wird Luft angesaugt. Nicht dargestellt sind Mittel zur Erwärmung der Luft, die angesaugt wird. Es entsteht so ein Leim-Luft-Gemisch. Der mit Leim versehene Vorhang (mit anderen Worten eine ganz oder überwiegend aus Fasern gebildete Matte) wird durch den Luftstrom parallel zur Achse 12 durch den Mischer 2 transportiert. Die Achse rotiert während des Transports und somit die Werkzeuge 9. Dabei wird der Leim mit den Fasern weiter vermischt. Zwischen die beiden Wände 10 und 11 der Doppelwand wird eine gekühlte Flüssigkeit eingeleitet, um im Inneren des Mischers an seinen Innenwänden eine Kondenswasserschicht entstehen zu lassen.
In der Figur 2 wird eine Aufsicht auf den Mischer parallel zur Achse 12 gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur zwei Werkzeuge 9 eingezeichnet. Anhand von Figur 2 wird insbesondere eine einreihige, halbkreisförmige Anordnung der Düsen im oberen Bereich verdeutlicht.
In der Figur 3 wird eine Ausführungsform des Verfahrens im Gesamtzusammenhang verdeutlicht.
Als Ausgangsmaterial werden Laub- oder Nadelhölzer in Form von Stämmen, Ästen und/ oder Sägewerks- sowie Industrieresthölzer eingesetzt. Das Holz wird zunächst in Schnitzel mit einer Größe von etwa 20 x 5 mm in einer Zerkleinerungseinrichtung 31 zerkleinert. Diese Schnitzel können aber auch direkt aus dem Forst oder aus Sägewerken kommen. Sie können gesiebt werden, um zu kleine bzw. zu große Teilchen zu trennen. Wenn die Hackschnitzel die richtige Größe haben, können sie gewaschen werden, um anhaftende Fremdkörper, insbesondere Sand und Erde) zu beseitigen. So werden Schneid- und andere Werkzeuge im späteren Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren geschont und nicht beschädigt.
Vorteilhaft wird Sägemehl verwertet, welches in einen Silo 32 gegeben wird.
Von der Zerkleinerungseinrichtung 31 sowie vom Silo 32 werden die Holzbestandteile einem trichterförmigen Vordampfbehälter mittels Förderbänder zugeführt.
Die Zuführung erfolgt typischerweise im Verhältnis von etwa 6 : 4 (60 Gew.-% Späne, 40 Gew.-% Sägemehl). Auf diese Weise wird Sägemehl ebenfalls verwertet. Kosten werden so weiter gesenkt. Ressourcen an Rohstoff werden geschont. Der Anteil an Spänen sollte überwiegen, da hieraus Fasern und später Fasermatten entstehen, die mechanisch stabilisieren. Eine Untergrenze für den Sägemehlanteil ist daher nicht einzuhalten.
Im Vordampfbehälter 33 werden die Holzbestandteile gemischt, vorbedampft und dabei 60 bis 70 °C erwärmt. Beispielsweise mittels einer Stopfschnecke werden die Holzbestandteile anschließend einem Kocher 34 zugeführt. Im Kocher 34 werden die Holzbestandteile ca. 2 bis 3 Minuten bei einem Druck von 11 bis 16 bar und einer Temperatur von 140 bis 180 °C gekocht. Druck und Temperatur sind so gewählt, dass eine Aufspaltung in flüssige und feste Holzbestandteile stattfindet.
Die flüssigen Bestandteile werden von den festen abgetrennt und einer Leitung 36 zugeführt, die gasdicht mit dem Kocher 34 verbinden ist.
Die festen Holzbestandteile werden einer Zerfaserungsmaschine 36 (Refiner bzw. Defibrator) zugeführt. Die Zerfaserungsmaschine 36 umfasst typischerweise einen Stator und einen Rotor, die über einen Motor angetrieben werden. Die festen Holzbestandteile werden hier in Fasern zerlegt.
Die Fasern, die in einer Ausführungsform mit Sägemehl vermischt sind, werden pneumatisch einem Trocknungsrohr 37 zugeführt. Im Folgenden wird unabhängig hiervon von Fasern gesprochen. Im Trocknungsrohr 37 werden die Fasern bei 160 bis 220 °C getrocknet. Die Trocknung läuft relativ schnell und kostengünstig ab, da die flüssigen Holzbestandteile bereits entfernt wurden.
Vom Trocknungsrohr aus gelangen die Fasern in Zyklone 38. Hier wird der Dampf abgeschieden. Nach unten werden die Fasern herausgeführt. Die Temperatur der Fasern beträgt dann typischerweise 50°C. Die Fasern werden dann in Beleimungseinrichtungen 39 bei vergleichsweise kühlen Temperaturen mechanisch beleimt. Die anschließend beleimten Fasern weisen eine Temperatur von typischerweise 35 bis 40 °C auf.
Die beleimten Fasern gelangen in eine oder mehrere Sichteinrichtungen 40. In einer Ausführungsform umfassen die Sichteinrichtungen 40 Heizeinrichtungen, um die Fasern auf 55 bis 60 °C zu erwärmen. Die Erhöhung der Temperatur ist dann von Vorteil, wenn die Platten bei Temperaturen von zum Beispiel 80°C verpresst werden sollen. Der Pressschritt kann so beschleunigt werden, da die gewünschte Temperatur nicht ausschließlich mittels der beheizten Presse erreicht werden muss. Kürzere Presszeiten führen zu größeren Produktionskapazitäten oder geringeren Anschaffungskosten der eingesetzten Pressen mit umlaufenden Bändern, da diese dann kürzer sein können. Auch ist der Platzbedarf für solche Pressen geringer. Hierdurch werden weiter Kosten eingespart.
Die vorbeleimten Fasern werden einem oder mehreren Abscheideeinrichtungen 41 zugeführt. Von den Abscheideeinrichtungen 41 gelangen die vorbeleimten Fasern zu einer Streustation 42. Die Streustation 42 gibt die vorbeleimten Fasern auf ein Transportband. Das Transportband führt die Fasern zu einer Vorpresse 44. Hier werden die Fasern vorgepresst und so verdichtet. Die Vorpresse umfasst umlaufende Bänder, zwischen die die Fasern zugeführt und dabei gepresst werden. Anschließend durchlaufen die Fasern eine Formstrasse 45, die über diverse Einrichtungen verfügt, die sicherstellen, dass die Fasern in der gewünschten Form vorliegen. Die Formstrasse führt in einer Ausführungsform zu einer Bedampfungseinrichtung 46. Hier werden die Fasern von oben und/ oder unten bedampft. Die Fasern können parallel zum Transportband geteilt und so im "Inneren" bedampft werden.
Die Fasern gelangen schließlich zur Hauptpresse 47, die aus zwei umlaufenden gegeneinander gepressten Stahlbändern besteht. Hier findet die Pressung beispielsweise bei 80°C statt.
Anschließend werden die Platten mittels einer Sägeeinrichtung 48 zersägt und einer Halteeinrichtung 49 zugeführt. In der Halteeinrichtung werden die Platten so gehalten, dass diese sich nicht berühren. Die Platten werden so gekühlt.
Die abgetrennten flüssigen Bestandteile, die der Leitung 35 zugeführt wurden, werden innerhalb des gasdicht abgeschlossenen Systems abgekühlt. Sind diese flüssigen Bestandteile hinreichend abgekühlt worden, so werden diese entweder entsorgt oder der Beleimungseinrichtung 39 zugeführt.
Anschließend werden die Platten beispielsweise zu Paneelen weiter verarbeitet. Die Platten werden dann beispielsweise mit Papieren beschichtet und das Schichtsystem einer Presse zugeführt. In der Presse wird das Schichtsystem bei Temperaturen oberhalb von 150°C, so zum Beispiel bei Temperaturen zwischen 180°C und 230 °C verpresst. Die eingesetzten Harze härten dann aus. Die Platte wird weiter zersägt und mit Kupplungselementen durch Fräsen versehen. Die Paneele können als Belag für Wände oder Fußböden dienen. Werden diese als Fußbodenbelag eingesetzt, so sind die Paneele auf der Dekoroberseite mit einer abriebfesten, transparenten Schicht versehen.

Claims (10)

  1. Verfahren für die Herstellung von aus Holzfasern gefertigten Bauelementen mit den Schritten:
    Aufbringung von Leim auf Holzfasern,
    Verpressen der mit dem Leim versehenen Holzfasern zeitgleich zu einer Platte sowie zu Formteilen, wobei die hierfür verwendeten Fasern aus der gleichen Einrichtung, insbesondere aus der gleichen Mahleinrichtung stammen.
  2. Verfahren nach einem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststofffasern und / oder Glasfasern zu Holzfasern hinzugegeben werden und diese zusammen mit den Holzfasern zu Formteilen verpresst werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Formteile für die Autoindustrie und/ oder Möbelindustrie hergestellt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Platten für die Herstellung von Fußbodenpaneelen verwendet werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Leim Harnstoffharze, Melamin-Harze, Acrylat-Harze, Epoxyd-Harze, Polyester-Harze oder Mischungen hiervon eingesetzt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leim zusammen mit einem Härter auf die Holzfasern, Holzspäne und/ oder das Sägemehl aufgebracht wird.
  7. Formteil, herstellbar nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Kunststofffasern und / oder Glasfasern umfasst.
  8. Formteil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Teil für ein Auto oder ein Möbelstück ist,
  9. Formteil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Hutablage oder eine Innenverkleidung für ein Auto ist.
  10. Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit harten Deckschichten und einer weichen Mittelschicht.
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