EP2150384B1 - Verfahren zur erfassung von prozessparametern - Google Patents

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EP2150384B1
EP2150384B1 EP08758161A EP08758161A EP2150384B1 EP 2150384 B1 EP2150384 B1 EP 2150384B1 EP 08758161 A EP08758161 A EP 08758161A EP 08758161 A EP08758161 A EP 08758161A EP 2150384 B1 EP2150384 B1 EP 2150384B1
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EP
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measuring device
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wood
hot
chips
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Jochen Aderhold
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/029—Feeding; Proportioning; Controlling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/18—Auxiliary operations, e.g. preheating, humidifying, cutting-off

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting process parameters in the production of wood-based products, in particular wood-based panels, which are hot-pressed with application of pressure and heat.
  • Wood-based products for example OSB boards, chipboards, MDF or HDF boards can be produced in different ways.
  • continuous pressing processes with heated press belts can be provided to protect the strands provided with adhesives, such as glue, glue or resins.
  • adhesives such as glue, glue or resins.
  • Both the short-cycle presses and the so-called Kontipresen compact the chips or fiber cake or the scattered fibers, chips or strands and activate by the heated press plates or press belts, the adhesives, so that the strands, chips or fibers enter into a permanent bond to each other.
  • the production process of such wood-based material products is subject to a multiplicity of parameters, for example the spreading density, moisture of the starting material, gluing factor or uniformity of the scattering behavior or the orientation of the starting materials, so that the knowledge of process parameters, for optimal performance of the hot pressing of wood-based materials for the production of wood-based products, how temperature, pressure and humidity is important within the wood-based products.
  • the data are present in order to intervene regulatively.
  • measuring devices into the material to be pressed and to press, wherein these measuring devices are wired and connected to an evaluation unit.
  • These meters are very large and can not be used in the current production process, without interrupting it.
  • these measuring devices must be removed again after pressing the wood-based products, whereby the wood-based products are no longer usable.
  • the removal of the measuring equipment is expensive and usually destroys the wood-based product.
  • the production process for removing the meter must be interrupted.
  • the US 2005/053684 A1 describes an injection molding apparatus, in which a transponder is introduced into the mold before the injection molding process, which transmits data of the injection molding process to an evaluation device.
  • the transponder remains after insertion into the final product.
  • the WO 2008/034948 A1 relates to a wood panel of several layers bonded together, between which an RFID unit is arranged.
  • the RFID unit may include a sensor.
  • the inventive method for detecting process parameters in the production of wood-based products, especially of wood-based panels, which are hot pressed under application of pressure and heat provides that in the current manufacturing process at least one measuring device for detecting pressure, temperature and / or moisture in the unpressed starting material is introduced and remains in the final product and that the measured process parameters are read out wirelessly.
  • at least one measuring device for detecting pressure, temperature and / or moisture in the unpressed starting material is introduced and remains in the final product and that the measured process parameters are read out wirelessly.
  • the measuring instruments are miniaturized on the basis of the available methods of microelectronics and micromechanics such that they can be left in the product on the one hand without affecting the product quality and on the other hand are available inexpensively in sufficient quantities, so that no removal of the instruments from the finished products for economic reasons is required.
  • the measuring device can store the process parameters so that a change in the process parameters can be tracked over a time course.
  • the measuring device is designed so that the process parameters are recorded over the entire hot pressing process and optionally stored, the entire hot pressing process begins with the scattering and may also include the cooling of the finished products.
  • the measuring device may be provided with a transmitting device, so that after the measurement of the process parameters they can be actively sent.
  • the measuring device can be designed as a "transducer", so that the measured and possibly stored process parameters are transmitted on request.
  • the measuring device is activated before the hot pressing process, so that a starting point for the evaluation of the process parameters is defined. It can also be provided that deactivation of the measuring device takes place at a desired, fixed point in time or process stage.
  • the wood-based product in particular the wood-based panel, which is made of hot-pressed wood materials, provides that a measuring device is introduced in the wood-based product, wherein the measuring device transmits the process parameters wirelessly to an external readout unit.
  • the measuring device can be designed as a "transducer” or be equipped with an active, independently transmitting transmitter unit to transmit the process parameters or measurement data, which were determined during the hot pressing process, to an external readout unit.
  • the measuring device can store the process parameters so that no direct transmission of the data to the evaluation or read-out unit has to take place.
  • a cover layer 21 is sprinkled on the first layer 2 of the strands, chips or fibers, which is preferably formed from the same material or the same materials as the first layer 2.
  • the measuring device 3 is embedded within the layer 2, 21 of the strands, fibers or chips, the measuring device 3 is thus completely enclosed and embedded in the chip or fiber cake.
  • an activation unit 4 is provided, along which the measuring device 3 is guided past.
  • the activation unit 4 at the stationary layer 2, 21 of Strands, fibers or chips are passed, especially if instead of a continuous manufacturing process, the production is carried out in a short press. After activation of the measuring device 3, this begins with the recording of the relevant process parameters.
  • FIG. 3 a section of a pressing process is shown, in which the layers 2, 21 of strands, chips or fibers are enclosed together with the measuring device 3 between a lower press plate 1 and an upper press plate 11.
  • the press plates 1, 11 are aligned at an angle to each other, so that the distance between the two press plates 1, 11 to each other in the transport direction, which is indicated by the arrows, reduced.
  • the press plates 1, 11 may be formed as revolving press belts, which are driven and heated by rollers and heaters 5, 51, so that under pressure and heat supply, the wood materials 2, 21, which are coated or wetted with an adhesive, glue or the like to be compressed to a final product.
  • the finished wood-based material product 6 is shown in a compact, compact form.
  • the measuring device 3 is embedded in the core of the wood-based product 6, in this case the wood-based material board.
  • the read-out device 7 is arranged above the measuring device 3 and receives the stored in the measuring device 3 process parameters. The reading can be done immediately after the completion of the pressing process, if necessary, a cooling process can be detected so that the corresponding changes can be detected within the wood-based product 6.
  • the transmission and evaluation of the data of the Measuring device 3 is wireless, so that the measuring device 3, which has relatively small dimensions compared to the wood-based product 6, may remain in the wood-based product 6.
  • the measuring device 3 can be designed as a "transducer" over which the data is read out on request, so that no separate power supply is required for the transmission of the process data. Energy storage devices for active transmission and transmission of the process data within the measuring device 3 can also be present, so that the determined process parameters can be easily read out.
  • the pressure and possibly the moisture within the wood-based product 6 can be detected and read at a later time, so that a state detection and determination of the wood-based product 6 in its use is possible.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Prozessparametern bei der Herstellung von Holzwerkstoffprodukten, insbesondere Holzwerkstoffplatten, die unter Aufbringung von Druck- und Wärmezufuhr heißverpresst werden.
  • Holzwerkstoffprodukte, beispielsweise OSB-Platten, Spanplatten, MDF- oder HDF-Platten können auf unterschiedliche Arten und Weisen hergestellt werden, neben einer Kurztaktpresse können kontinuierliche Pressverfahren mit beheizten Pressbändern vorgesehen sein, um die mit Adhäsionsmitteln, wie Leim, Klebstoff oder Harzen versehenen Strands, Späne oder Fasern zu Holzwerkstoffprodukten, insbesondere Holzwerkstoffplatten, zu verpressen. Sowohl die Kurztaktpressen als auch die sogenannten Kontipresen verdichten den Späne- oder Faserkuchen bzw. die gestreuten Fasern, Späne oder Strands und aktivieren durch die beheizten Pressplatten oder Pressbänder die Adhäsionsmittel, so dass die Strands, Späne oder Fasern eine dauerhafte Bindung aneinander eingehen.
  • Der Herstellvorgang solcher Holzwerkstoffprodukte ist einer Vielzahl von Parametern unterworfen, beispielsweise der Streudichte, Feuchtigkeit des Ausgangsmaterials, Beleimungsfaktor oder Gleichmäßigkeit des Streuverhaltens bzw. der Orientierung der Ausgangswerkstoffe, so dass für eine optimale Durchführung des Heißpressens von Holzwerkstoffen zur Erzeugung von Holzwerkstoffprodukten die Kenntnis von Prozessparametern, wie Temperatur, Druck und Feuchtigkeit, innerhalb der Holzwerkstoffprodukte wichtig ist. Insbesondere ist es wichtig, dass während des Prozessvorganges, insbesondere bei kontinuierlichen Prozessabläufen, die Daten vorhanden sind, um regelnd eingreifen zu können.
  • Eine Möglichkeit zur Überprüfung der Prozessparameter besteht in der Überprüfung des fertigen Produktes unmittelbar am Ausgang der Presse. Bei kontinuierlichen Fertigungsverfahren müssten dazu Proben sehr aufwendig entnommen werden. Ebenfalls ist dadurch keine Kenntnis der Parameter während des Pressvorganges zu erhalten.
  • Weiterhin wurde vorgeschlagen, Messgeräte in das zu verpressende Material einzulegen und zu verpressen, wobei diese Messgeräte drahtgebunden sind und an einer Auswerteeinheit angeschlossen werden. Diese Messgeräte sind sehr groß und können nicht im laufenden Herstellprozess eingesetzt werden, ohne diesen zu unterbrechen. Weiterhin müssen diese Messgeräte nach dem Pressen der Holzwerkstoffprodukte wieder entnommen werden, wodurch die Holzwerkstoffprodukte nicht mehr verwendbar sind. Die Entnahme der Messgeräte ist aufwendig und zerstört in der Regel das Holzwerkstoffprodukt. Darüber hinaus muss der Produktionsprozess zur Entnahme des Messgerätes unterbrochen werden.
  • Die US 2005/053684 A1 beschreibt ein Spritzgießvorrichtung, bei der vor dem Spritzgießvorgang ein Transponder in die Form eingebracht wird, der Daten des Spritzgießvorganges an eine Auswerteeinrichtung übermittelt. Der Transponder verbleibt nach dem Einbringen in dem Endprodukt.
  • Die WO 2008/034948 A1 betrifft eine Holzplatte aus mehreren miteinander verklebten Schichten, zwischen denen eine RFID-Einheit angeordnet ist. Die RFID-Einheit kann einen Sensor aufweisen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem während der Produktion des Holzwerkstoffproduktes relevante Prozessparameter ermittelt und zur Regelung des Herstellverfahrens bereitgestellt werden können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung von Prozessparametern bei der Herstellung von Holzwerkstoffprodukten, insbesondere von Holzwerkstoffplatten, die unter Aufbringung von Druck und Wärmezufuhr heißverpresst werden, sieht vor, dass in dem laufenden Herstellvorgang zumindest eine Messeinrichtung zur Erfassung von Druck, Temperatur und/oder Feuchtigkeit in das unverpresste Ausgangsmaterial eingebracht wird und in dem Endprodukt verbleibt und dass die gemessenen Prozessparameter drahtlos ausgelesen werden. Durch das vorliegende Verfahren kann vollständig auf das Entfernen der einmal eingebrachten Messeinrichtungen verzichtet werden. Lediglich relativ kleine Messeinrichtungen oder Messgeräte müssen in die Platte eingebracht werden, was nur einen minimalen Eingriff in den Produktionsprozess bedingt. Die Messgeräte sind aufgrund der verfügbaren Methoden der Mikroelektronik und Mikromechanik dergestalt miniaturisiert, dass sie einerseits ohne Beeinträchtigung der Produktqualität in dem Produkt belassen werden können und andererseits der in ausreichender Menge preisgünstig verfügbar sind, so dass keine Entnahme der Messgeräte aus den fertigen Produkten aus wirtschaftlichen Gründen erforderlich ist.
  • Die Messeinrichtung kann die Prozessparameter speichern, so dass über einen zeitlichen Verlauf hinweg eine Veränderung der Prozessparameter verfolgt werden kann. Die Messeinrichtung ist dabei so ausgestaltet, dass die Prozessparameter über den gesamten Heißpressvorgang erfasst und gegebenenfalls gespeichert werden, wobei der gesamte Heißpressvorgang mit dem Aufstreuen beginnt und auch das Abkühlen der fertigen Produkte beinhalten kann.
  • Die Messeinrichtung kann mit einer Sendeeinrichtung versehen sein, so dass nach der Messung der Prozessparameter diese aktiv gesendet werden können. Alternativ dazu kann die Messeinrichtung als ein "Transducer" ausgebildet sein, so dass die gemessenen und gegebenenfalls gespeicherten Prozessparameter auf Anfrage übermittelt werden.
  • Um ein präzises Zeitfenster zum Erfassen der Prozessparameter bereitstellen zu können, ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung vor dem Heißpressvorgang aktiviert wird, so dass ein Startpunkt für die Auswertung der Prozessparameter definiert wird. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass eine Deaktivierung der Messeinrichtung zu einem gewünschten, festgelegten Zeitpunkt oder Prozessstadium erfolgt.
  • Das Holzwerkstoffprodukt, insbesondere die Holzwerkstoffplatte, das aus heißverpressten Holzwerkstoffen hergestellt ist, sieht vor, dass eine Messeinrichtung in dem Holzwerkstoffprodukt eingebracht ist, wobei die Messeinrichtung die Prozessparameter an eine externe Ausleseinheit drahtlos übermittelt. Die Messeinrichtung kann als "Transducer" ausgebildet oder mit einer aktiven, selbständig sendenden Sendeeinheit ausgestattet sein, um die Prozessparameter bzw. Messdaten, die während des Heißpressvorganges ermittelt wurden, an eine externe Ausleseeinheit zu übermitteln. Die Messeinrichtung kann die Prozessparameter speichern, so dass keine unmittelbare Übermittlung der Daten an die Auswerte- bzw. Ausleseeinheit erfolgen muss.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 -
    eine Messeinrichtung auf einer Schicht beleimter Späne oder Fasern;
    Figur 2 -
    eine eingebettete Messeinrichtung bei der Aktivierung;
    Figur 3 -
    einen Heißpressvorgang; sowie
    Figur 4 -
    einen Auslesevorgang der Prozessdaten.
  • In der Figur 1 ist eine erste Stufe der Herstellung eines Holzwerkstoffproduktes, vorliegend einer Holzwerkstoffplatte, dargestellt, bei der auf einem unteren Pressblech 1 eine erste Schicht oder Lage beleimter Späne, Strands oder Fasern 2 aufgestreut ist. Die Strands, Späne oder Fasern können auch als ein Gemisch daraus hergestellt sein. Auf diese erste Schicht Strands, Fasern oder Späne 2 wird eine Messeinrichtung 3 in Gestalt eines miniaturisierten Messaufnehmers aufgelegt bzw. eingestreut, die in der Lage ist, die relevanten Prozessparameter wie Druck, Temperatur und Feuchtigkeit zu ermitteln und gegebenenfalls aufzuzeichnen.
  • Im weiteren Verfahren, das in der Figur 2 gezeigt ist, wird auf die erste Schicht 2 der Strands, Späne oder Fasern eine Abdeckschicht 21 aufgestreut, die bevorzugt aus dem gleichen Werkstoff oder den gleichen Werkstoffen wie die erste Schicht 2 ausgebildet ist. Dadurch wird die Messeinrichtung 3 innerhalb der Schicht 2, 21 der Strands, Fasern oder Späne eingebettet, die Messeinrichtung 3 ist somit vollständig in dem Span- oder Faserkuchen eingeschlossen und eingebettet. Oberhalb der Messeinrichtung 3 jenseits der Schicht 21 aus Strands, Spänen oder Fasern ist eine Aktivierungseinheit 4 vorgesehen, an der entlang die Messeinrichtung 3 vorbeigeführt wird. Alternativ dazu kann die Aktivierungseinheit 4 an der unbewegten Schicht 2, 21 aus Strands, Fasern oder Spänen vorbeigeführt werden, insbesondere wenn statt eines kontinuierlichen Fertigungsprozesses die Fertigung in einer Kurztraktpresse vorgenommen wird. Nach Aktivierung der Messeinrichtung 3 beginnt diese mit der Aufzeichnung der relevanten Prozessparameter.
  • In der Figur 3 ist ein Ausschnitt eines Pressvorganges gezeigt, bei der die Schichten 2, 21 aus Strands, Spänen oder Fasern zusammen mit der Messeinrichtung 3 zwischen einem unteren Pressblech 1 und einem oberen Pressblech 11 eingeschlossen sind. Die Pressbleche 1, 11 sind in einem Winkel zueinander ausgerichtet, so dass sich der Abstand der beiden Pressbleche 1, 11 zueinander in Transportrichtung, die durch die Pfeile angedeutet ist, verringert. Die Pressbleche 1, 11 können als umlaufende Pressbänder ausgebildet sein, die über Rollen und Heizeinrichtungen 5, 51 angetrieben und beheizt werden, so dass unter Druck- und Hitzezufuhr die Holzwerkstoffe 2, 21, die mit einem Klebstoff, Leim oder dergleichen beschichtet oder benetzt sind, zu einem Endprodukt zusammengepresst werden. Über den gesamten Verlauf der Pressstrecke wird in der Messeinrichtung 3 die Ermittlung, Erfassung und gegebenenfalls Speicherung der Prozessparameter, wie Druck, Temperatur und Feuchtigkeit, innerhalb der entstehenden Holzwerkstoffplatte durchgeführt und gegebenenfalls an eine nicht dargestellte Auslese- und Auswerteeinheit übermittelt. Sofern die Messeinrichtung 3 eine Speichereinrichtung aufweist, kann das Auslesen der Daten auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen.
  • In der Figur 4 ist das fertige Holzwerkstoffprodukt 6 in einer verdichteten, kompakten Gestalt dargestellt, Im Kern des Holzwerkstoffproduktes 6, vorliegend der Holzwerkstoffplatte, ist die Messeinrichtung 3 eingebettet. Das Auslesegerät 7 ist oberhalb der Messeinrichtung 3 angeordnet und empfängt die in der Messeinrichtung 3 abgelegten Prozessparameter. Das Auslesen kann unmittelbar nach der Beendigung des Pressvorganges erfolgen, gegebenenfalls kann auch ein Abkühlvorgang mit erfasst werden, so dass sich die entsprechenden Veränderungen innerhalb des Holzwerkstoffproduktes 6 erfassen lassen. Die Übermittlung und Auswertung der Daten der Messeinrichtung 3 erfolgt drahtlos, so dass die Messeinrichtung 3, die relativ kleine Abmessungen gegenüber dem Holzwerkstoffprodukt 6 aufweist, in dem Holzwerkstoffprodukt 6 verbleiben kann. Die Messeinrichtung 3 kann als "Transducer" ausgebildet sein, über den auf Anforderung hin die Daten ausgelesen werden, so dass keine eigene Energieversorgung zur Übermittlung der Prozessdaten erforderlich ist. Ebenfalls können Energiespeichereinrichtungen für eine aktive Sendung und Übermittlung der Prozessdaten innerhalb der Messeinrichtung 3 vorhanden sein, so dass die ermittelten Prozessparameter einfach ausgelesen werden können.
  • Da die Messeinrichtungen 3 in dem Holzwerkstoffprodukt 6 verbleiben, kann auch zu einem späteren Zeitpunkt der Druck und ggf. die Feuchtigkeit innerhalb des Holzwerkstoffproduktes 6 erfasst und ausgelesen werden, so dass eine Zustandserfassung und -bestimmung des Holzwerkstoffproduktes 6 in dessen Gebrauch möglich ist.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Erfassung von Prozessparametern bei der Herstellung von Holzwerkstoffprodukten aus einem Ausgangsmaterial, insbesondere Holzwerkstoffplatten, die unter Aufbringung von Druck und Wärmezufuhr heißverpresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial (2) Strands, Fasern oder Späne aufgestreut und in dem laufenden Herstellvorgang zumindest eine Messeinrichtung (3) zur Erfassung von Druck, Temperatur und/oder Feuchtigkeit in das unverpresste Ausgangsmaterial (2) eingebracht wird und in dem Endprodukt (6) verbleibt und die gemessenen Prozessparameter drahtlos ausgelesen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) die Prozessparameter speichert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) die Prozessparameter über den gesamten Heißpressvorgang erfasst und speichert.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) die gemessenen Prozessparameter aktiv sendet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) als Transducer ausgebildet ist und die gemessenen und gegebenenfalls gespeicherten Prozessparameter auf Anfrage übermittelt.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (3) vor dem Heißpressvorgang aktiviert wird.
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