EP3470191B1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer holzwerkstoffplatte - Google Patents

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EP3470191B1
EP3470191B1 EP17196573.4A EP17196573A EP3470191B1 EP 3470191 B1 EP3470191 B1 EP 3470191B1 EP 17196573 A EP17196573 A EP 17196573A EP 3470191 B1 EP3470191 B1 EP 3470191B1
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EP
European Patent Office
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wood
adhesive
fact
wood particles
particulate cake
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Norbert Kalwa
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Swiss Krono Tec AG
Original Assignee
Swiss Krono Tec AG
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Priority to CN201880067193.9A priority patent/CN111225778B/zh
Priority to JP2020512804A priority patent/JP2020536763A/ja
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    • B27NMANUFACTURE 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
    • B27N9/00Arrangements for fireproofing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a wood-based board, the method comprising the following steps: (a) scattering a plurality of wood particles into a particle cake, (b) applying adhesive to at least some of the wood particles during the spreading and / or before spreading, (c) pressing the particle cake under increased pressure and temperature.
  • the invention also relates to a device for performing such a method.
  • Wood-based panels are used in a wide variety of technological areas. For example, they are used for floors, wall coverings, furniture or in structural timber construction.
  • Wood-based materials and in particular wood-based panels, have a core made of wood particles and mostly some adhesive.
  • wooden beaches, wood chips and wood fibers are used as wood particles. They are usually pressed in a continuous or in a clocked process under the action of heat and pressure, the so-called hot pressing, to form plates or at least to the core thereof.
  • wood-based panels Due to their diverse areas of application, wood-based panels have to withstand and cope with a wide variety of loads and strains. This applies, for example, to point loads or area loads, for example when the panels are used as furniture panels, doors or floor elements.
  • Wood-based panels are usually manufactured in such a way that they have uniform and as constant properties as possible over the entire size of the panel, such as such as bulk density or strength against impact loads or deflections.
  • the bulk density is the ratio between mass and volume of the wood-based panel and is, among other things, a parameter for the strength of a wood-based panel. In general, the higher the bulk density, the greater the strength of a wood-based panel.
  • Today's wood-based panels have, for example, a bulk density of 620 kg / m 3 to 650 kg / m 3 for chipboard, 600 kg / m 3 to 650 kg / m 3 for OSB and 700 kg / m 3 for MDF.
  • Wood-based panels have to withstand very different loads depending on the intended use. When used as a furniture panel or door leaf, for example, these loads are not constant over the entire surface of the wood-based panel. In the area of hinges, a door leaf must withstand significantly higher loads than in the remaining area of the door leaf. The same applies to cabinet doors or shelves, where very high loads are to be expected, especially in the area of the small contact surfaces.
  • the bulk density can be made lower in areas which are not heavily loaded, which leads to a lower panel weight and material savings.
  • a method is known from, for example EP 2 653 279 A1 known in which particles are removed from a falling particle curtain.
  • the WO 2005/046950 A1 describes a method and a corresponding device with which fewer particles are used in certain areas of the wood-based panel in order to reduce the bulk density in these areas.
  • there are limits to the reduction of the scattered particles in one area since a sufficient amount of particles is required in order not to produce a depression or dent in the wood-based panel to be produced.
  • a device for applying a liquid as uniformly as possible to a fiber cake is known, the liquid being, for example, a synthetic resin.
  • the EP 2 487 016 A1 describes a device through which a liquid, for example water, can be introduced into a fiber cake.
  • the invention achieves the object by a method according to the preamble of claim 1, which is characterized in that an amount of adhesive which is applied to the wood particles is varied as a function of their expected position in the particle cake by means of an electrical control.
  • the amount of adhesive can be reduced on the one hand, which, for example, reduces the emission of volatile adhesive components, and on the other hand the bulk density in these areas can be further reduced without the scattered amount of particles having to be reduced.
  • the amount of adhesive applied varies depending on the expected position of the particles to be glued. It can therefore vary along the thickness of the wood-based panel and / or in a plane parallel to the surface of the wood-based panel.
  • the wood particles are preferably provided with an adhesive only when scattered.
  • the particles leave a scattering device or a conveying device and are glued in the fall by spraying the adhesive onto the falling particles through at least one glue nozzle.
  • the amount of adhesive applied is varied depending on the position to be expected within the particle cake. In the course of the production process of such a particle cake, the amount of adhesive dispensed through the at least one glue nozzle therefore also varies. This can can be achieved by changing the application rate of at least one nozzle and / or by changing the number of spraying nozzles.
  • wood particles are particularly preferably pre-glued with a preferably constant amount of adhesive prior to scattering.
  • the pre-glued wood particles are then sprinkled into a particle cake.
  • additional adhesive is then applied in varying amounts to all or only a few wood particles.
  • the pre-glued and / or non-glued wood particles are guided past the at least one gluing nozzle, for example in an air stream, which, for example, program-controlledly apply different amounts of adhesive.
  • the adhesives used are in particular urea-formaldehyde resins, melamine or phenolic resins. They are preferably isocyanates, such as polymeric diphenylmethane diisocyanate (PMDI), which is in particular free of formaldehyde.
  • PMDI polymeric diphenylmethane diisocyanate
  • the method preferably comprises introducing one or more additives into the particle cake during the scattering.
  • additives can influence other properties of the wood-based panel in particular.
  • additives include, in particular, fire-retardant substances, biocidal substances, substances to compensate for the swelling of wood, substances that influence the visual and / or tactile appearance of the subsequent wood-based panel, substances that change the thermal conductivity or electrical conductivity, as well as foaming agents and substances that have already been foamed.
  • the at least one additive preferably contains at least one filler, such as chalk, talc, quartz powder, glass beads, expanded glass or expanded clay, at least one optical brightener, such as titanium dioxide, calcium carbonate or fluorescent organic substances, at least one fire-retardant substance, at least one biocidal substance, at least one substance for swelling of wood, at least one frother and / or at least one material that changes an optical and / or haptic and / or a physical property of the wood-based panel, for example its thermal conductivity.
  • at least one filler such as chalk, talc, quartz powder, glass beads, expanded glass or expanded clay
  • at least one optical brightener such as titanium dioxide, calcium carbonate or fluorescent organic substances
  • at least one fire-retardant substance such as titanium dioxide, calcium carbonate or fluorescent organic substances
  • at least one biocidal substance such as calcium carbonate or fluorescent organic substances
  • at least one substance for swelling of wood at least one frother and / or at least one material that changes an optical and / or haptic and
  • the additives can moreover be primers, for example based on silanes or other adhesion promoters. These improve in particular the adhesion of different glue systems or different layers to one another.
  • substances can also be applied which form an intermediate layer and thus avoid mixing of individual other layers. In the case of chipboard, for example, it can be prevented or made more difficult for particles of relatively thin outer layers to migrate into a coarser middle layer.
  • energy can also be introduced, for example in the form of heat or radiation energy.
  • adhesive reactions of multi-component adhesives or reactions of or with additives can be specifically triggered or influenced. It is also possible to introduce moisture into the particle cake, for example by treatment with steam.
  • Different amounts of additives are preferably introduced at different positions within the particle cake. In this way, the influenced properties can be trained in different areas or trained or varied to different degrees. Different additives and / or different amounts of different additives are preferably introduced at different positions within the particle cake.
  • the one or more additives are introduced in particular via separate introduction devices, such as, for example, nozzles. In particular, this not only happens during spreading, but can also happen when no wooden particles are scattered.
  • At least one additive is preferably a further adhesive or an adhesive component.
  • the application of an adhesive also includes the application of an or understood several adhesive components, this can be done in a varying amount or other adhesive components can be applied in a varying amount.
  • An amount of wood particles which are scattered to the particle cake is preferably varied as a function of their expected position in the particle cake. This makes it possible, in particular, to have a further influence on the bulk density within the particle cake and thus in particular on the strength by selecting different large scattered quantities of wood particles.
  • the invention also achieves the object by a device according to claim 8 for carrying out a method described here, which has an electrical control which is set up to vary an amount of adhesive to be applied to the wood particles as a function of their expected position in the particle cake.
  • the electrical control preferably has an electronic data processing device which is set up to access information stored in an electronic data memory and to vary the amount of adhesive to be applied on the basis of this information. This can be done by controlling an amount of adhesive supplied to the at least one nozzle and / or by opening and closing nozzles.
  • the device preferably has at least one glue nozzle, particularly preferably a plurality of glue nozzles.
  • the at least one glue nozzle is preferably movable, in particular transverse to a transport direction of a conveyor belt on which the wood particles are scattered.
  • the expected position of the wood particles is determined or can be determined on the basis of a position of the scattering nozzle scattering the wood particles. This is irrespective of whether such a scattering nozzle is designed to be movable or immovable relative to the particle cake. Whether the adhesive is applied to the wood particles before spreading or only during spreading depends on the type of adhesive. at It is advantageous, for example, to apply adhesives with a particularly short drip time only during the spreading.
  • the expected positions of the wood particles in the particle cake can be determined or calculated during the scattering.
  • a measuring device is arranged on the device, for example. This can be a high-speed camera or the like, for example. In this case it is advantageous if the adhesive is applied during the spreading.
  • the device preferably has a conveyor belt which can be moved in a transport direction, the at least one scattering nozzle being arranged above the conveyor belt and being designed to scatter the wood particles onto the conveyor belt.
  • the advantage of such a conveyor belt is in particular that the wood-based panels or the particle cake can be manufactured continuously.
  • the expected position of the wood particles in the particle cake is preferably calculated on the basis of the position of the corresponding scatter nozzle, in particular with respect to the particle cake to be scattered, which sprinkles the wood particles.
  • a transport speed of the conveyor belt is preferably included.
  • the at least one glue nozzle is preferably arranged above the conveyor belt and set up to apply adhesive to the wood particles during the spreading.
  • one, in particular several, of the glueing nozzles are preferably arranged in a gluing head, so that this gluing head, in particular, can be moved as a whole without the orientation or position of the gluing nozzles and the scattering nozzles changing relative to one another.
  • a number of scattering nozzles and / or a number of glueing nozzles are preferably arranged transversely to the transport direction. In particular, are arranged over the entire width of the particle cake or over the entire width of the conveyor belt. This is advantageous because wood particles and / or adhesive can be applied at variable intervals.
  • a plurality of glue nozzles preferably form a glue strip. It is also possible that at least two such gluing strips are combined to form a gluing head. It is further preferred that at least one gluing strip with at least one scattering nozzle, in particular at least one scattering strip made up of several scattering nozzles, is combined to form a scattering gluing head, of which the device preferably has a plurality.
  • movable glue nozzles In particular when using movable glue nozzles, existing devices can be retrofitted and benefit from the advantages of the present invention.
  • the movability makes it possible, for example, to adapt the production device to different wood-based panels to be produced without much additional effort.
  • the electrical control is preferably set up to vary the amount of wood particles as a function of their expected position in the particle cake.
  • a urea-formaldehyde glue is used as the adhesive.
  • a lower covering layer of wood particles is first scattered onto a conveyor belt by means of wind scattering.
  • a thin layer of foamed urea-formaldehyde glue (20 g fl / m 2 , solids content approx. 50%) is then applied using a series of glue nozzles.
  • a middle layer is then applied with a spreading scatter.
  • An equal amount of foamed resin is applied to this again with glue nozzles.
  • An upper cover layer is applied to this by means of wind scattering.
  • the ratio between top layer and middle layer is approximately 28 to 72%.
  • the resulting particle cake in the form of a chip cake is pressed into a chipboard in a Contipress, then cooled and ground.
  • MUF glue melamine-urea.formaldehyde glue in the top layer and PMDI glue in the middle layer are used.
  • the ratio between top layer and middle layer is about 30 70%.
  • glued cover layer beaches are sprinkled on a conveyor belt.
  • a bar made of application devices nozzle application
  • a polyethylene glycol molecular weight: 200 g / mol
  • the middle class is spread over it.
  • the same amount of polyethylene glycol is again applied to the scattered middle layer using nozzles. This is followed by the scattering of the second top layer.
  • the beach cake is then pressed in a contipress to the OSB.
  • an OSB was produced with the same glue systems without polyglycol application. After cooling, the plates were tested for their transverse tensile strength in the laboratory. It was found that the comparison sample did not tear in the middle but between the top and middle layers. In addition, the test values were approximately 20% lower.
  • Figure 1 is a perspective sectional view of a wood-based panel 2, as can be obtained according to an embodiment of the manufacturing method according to the invention.
  • a wood-based panel has an extension in the x, y and z directions.
  • the x direction is the expansion of the wood-based panel transversely to the longitudinal direction y.
  • the height or thickness of the wood-based panel extends in the z direction.
  • FIG. 1 areas 4.1 and 4.2 are described with different amounts of adhesive applied.
  • the areas 4.1 are areas with a larger amount of adhesive.
  • the areas 4.2 are areas with an amount of adhesive.
  • Figure 2 describes schematically the manufacturing process of a wood-based panel, in particular a wood fiber board.
  • wood 10 is first made available. This is preferably forest wood or residual wood, which in particular has been debarked beforehand. This is processed into wood chips in a comminution device 12, for example a disc or drum chipper. These chips are fed to a cooker 14. In this, the wood chips are prepared and cleaned under the influence of superheated steam, if necessary with the wood chips being preheated. For example, the wood chips are digested at a temperature of approx. 170 ° for about 3-4 minutes.
  • the digestion in the cooker 14 is followed by a fiber digestion of the wood chips in the refiner 16, particularly if it is a wood fiber board.
  • the wood chips are ground, for example in a disc, cylinder or cone mill and so processed into wood fibers.
  • the wood fibers which are in particular still moist, are pre-glued with an adhesive such as urea formaldehyde resin (UF resins) in a pre-gluing device.
  • the wood fibers are preferably separated, before or after, for the later spreading heads, via which they are spread in a spreading device 24 in the later step. This has the advantage that the amount of adhesive which can later be applied by means of the glueing nozzles, which can also be zero, can be adjusted particularly easily depending on an expected position of the wood fiber.
  • the glued wood fibers are then dried in a dryer 20, for example by means of hot gas, which has, for example, a temperature of about 160 °, to a certain residual moisture of, for example, 10-15%.
  • a sifting in a sifter 22 follows the drying step.
  • the fibers are separated, for example on the basis of their particle size or fiber length, their mass or their inertia. This takes place, for example, in a gas flow in a so-called air classifier.
  • Fiber sizes that are unsuitable for further processing can be sorted out. Fibers that are too large can in particular be returned to the shredding process, fibers that are too small or pulverized wood particles can be removed from the further process. Alternatively, it is also possible for the sifting to be carried out before the wood fibers are glued.
  • the wood fibers are fed to the scattering device 24, which in particular has a plurality, for example at least three, gluing heads 26 with gluing nozzles, not shown.
  • the spreading device 24 preferably has a conveyor belt which can be moved in a transport direction.
  • the glueing nozzles of the gluing heads 26 are in particular arranged transversely to this transport direction. These glue nozzles preferably extend across the entire width of the conveyor belt transversely to the transport direction. These are particularly preferably pivotable in at least one, in particular in all spatial directions.
  • the gluing heads 26 are connected to an electrical control 28, which is set up to set an amount of adhesive to be applied to the wood particles as a function of their position in the particle cake, for example in a plane parallel to the longitudinal direction and the transverse direction.
  • a continuous and constant amount of wood particles is preferably scattered by each gluing head 26, this possibly differing between the individual gluing heads 26. It is also possible, for example, for a plurality of glue nozzles of a glueing head 26 spaced apart from one another transversely to the transport direction to emit larger amounts of adhesive per unit of time than other glueing nozzles of this glueing head 26.
  • the particle cake resulting from the scattering is precompressed in one or more precompression steps in a precompressor 30. This can be done continuously or discontinuously, for example, in several separate steps.
  • the pre-compressor is followed by a hot press 32, by means of which the wood-based panel 2 is formed from the pre-compressed particle cake under the action of temperature and pressure.
  • a hot press 32 by means of which the wood-based panel 2 is formed from the pre-compressed particle cake under the action of temperature and pressure.
  • HDF high-density
  • MDF medium-density
  • These large-format plates are further processed into a plurality of smaller plates, in particular by sawing in the transverse and / or longitudinal direction.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Holzwerkstoffplatte, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Streuen einer Mehrzahl von Holzpartikeln zu einem Partikelkuchen, (b) Aufbringen von Klebstoff auf zumindest einige der Holzpartikel während des Streuens und/oder vor dem Streuen, (c) Verpressen des Partikelkuchens unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.
  • Holzwerkstoffplatten werden in den unterschiedlichsten technologischen Bereichen eingesetzt. So werden sie beispielsweise für Fußböden, Wandverkleidungen, Möbel oder im konstruktiven Holzbau eingesetzt.
  • Holzwerkstoffe und insbesondere Holzwerkstoffplatten verfügen über einen Kern aus Holzpartikeln und zumeist etwas Klebstoff. Als Holzpartikel werden insbesondere Holzstrands, Holzspäne und Holzfasern verwendet. Sie werden üblicherweise in einem kontinuierlichen oder in einem getakteten Verfahren unter Einwirkung von Wärme und Druck, dem sogenannten Heißpressen, zu Platten oder zumindest zu deren Kern verpresst.
  • Holzwerkstoffplatten müssen aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzgebiete den unterschiedlichsten Belastungen und Beanspruchungen standhalten und gerecht werden. Dies betrifft beispielsweise punktuelle Belastungen oder flächige Belastungen etwa wenn die Platten als Möbelplatten, Türen oder Fußbodenelemente verwendet werden.
  • Üblicherweise werden Holzwerkstoffplatten derart gefertigt, dass sie über die gesamte Größe der Platte einheitliche und möglichst konstante Eigenschaften, wie etwa Rohdichte oder Festigkeit gegen Stoßbelastungen oder Durchbiegungen aufweisen.
  • Die Rohdichte ist das Verhältnis zwischen Masse und Volumen der Holzwerkstoffplatte und ist unter anderem ein Parameter für die Festigkeit einer Holzwerkstoffplatte ist. Je höher die Rohdichte ist, desto größer ist im Allgemeinen die Festigkeit einer Holzwerkstoffplatte. Heutige Holzwerkstoffplatten weisen beispielsweise eine Rohdichte von 620 kg/m3 bis 650 kg/m3 bei Spanplatten, 600 kg/m3 bis 650 kg/m3 bei OSB und 700 kg/m3 bei MDF auf.
  • Holzwerkstoffplatten müssen je nach vorgesehener Verwendung sehr unterschiedlichen Belastungen standhalten. Diese Belastungen sind beispielsweise bei der Verwendung als Möbelplatte oder Türblatt nicht über die gesamte Fläche der Holzwerkstoffplatte konstant. Im Bereich der Angeln muss ein Türblatt deutlich höheren Belastungen standhalten als im restlichen Bereich des Türblattes. Gleiches gilt für Schranktüren oder auch Regalböden, bei denen insbesondere im Bereich der kleinen Auflageflächen sehr hohe Belastungen zu erwarten sind.
  • Sind die Verwendung und insbesondere die Orientierung der Holzwerkstoffplatte bekannt, kann die Rohdichte in wenig belasteten Bereichen niedriger ausgebildet werden, was zu einem geringeren Plattengewicht und einer Materialeinsparung führt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der EP 2 653 279 A1 bekannt, bei der Partikel aus einem fallenden Partikelvorhang entfernt werden. Auch die WO 2005/046950 A1 beschreibt ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, mit der in bestimmten Bereichen der Holzwerkstoffplatte weniger Partikel verwendet werden, um die Rohdichte in diesen Bereichen zu reduzieren. Der Reduzierung der aufgestreuten Partikel in einem Bereich sind jedoch Grenzen gesetzt, da eine ausreichende Partikelmenge benötigt wird, um in der herzustellenden Holzwerkstoffplatte keine Vertiefung oder Delle zu erzeugen.
  • Die individuelle Einstellung bestimmter Eigenschaften von Holzwerkstoffplatten ist auch aus der EP 2 623 282 A1 bekannt, die ein Verfahren zum Imprägnieren von Werkstoffplatten beschreibt, bei dem ein Imprägniermedium in eine bereits gepresste Holzwerkstoffplatte eingebracht wird. So sollen die Randbereiche imprägniert werden und in den mittleren Schichten kein Imprägniermedium verwendet werden.
  • Aus der EP 3 189 951 A1 , die den Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart, ist eine Vorrichtung zum möglichst gleichmäßigen Aufbringen einer Flüssigkeit auf einen Faserkuchen bekannt, wobei die Flüssigkeit beispielsweise ein Kunstharz ist. Die EP 2 487 016 A1 beschreibt eine Vorrichtung, durch die eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in einen Faserkuchen eingebracht werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Holzwerkstoffplatte bereitzustellen, die in unterschiedlichen Bereichen eine unterschiedliche Rohdichte aufweist, wobei das Verfahren dabei wenig aufwendig ist und Herstellungskosten weiter senkt.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Menge an Klebstoff, die auf die Holzpartikel aufgebracht wird, in Abhängigkeit von deren zu erwartender Position in dem Partikelkuchen mittels einer elektrischen Steuerung variiert wird.
  • Auf diese Weise kann einerseits die Klebstoffmenge reduziert werden, was beispielsweise die Emission flüchtiger Klebstoffbestandteile verringert, und andererseits die Rohdichte in diesen Bereichen weiter reduziert werden, ohne dass die aufgestreute Partikelmenge reduziert werden muss. Die aufgebrachte Klebstoffmenge variiert in Abhängigkeit von der erwarteten Position der mit dem Klebstoff zu beleimenden Partikel. Sie kann also entlang der Dicke der Holzwerkstoffplatte und/oder in einer Ebene parallel zur Fläche der Holzwerkstoffplatte variieren.
  • Vorzugsweise werden die Holzpartikel erst beim Streuen mit einem Klebstoff versehen. Die Partikel verlassen eine Streuvorrichtung oder eine Fördereinrichtung und werden im Fallen beleimt, indem der Klebstoff durch wenigstens eine Beleimdüse auf die fallenden Partikel gesprüht wird. Die aufgebrachte Klebstoffmenge wird in Abhängigkeit der zu erwartenden Position innerhalb des Partikelkuchens variiert. Im Verlauf des Erzeugungsprozesses eines solchen Partikelkuchens variiert daher auch die durch die wenigstens eine Beleimdüsen abgegebene Klebstoffmenge. Dies kann durch eine Veränderung der Ausbringmenge wenigstens einer Düse und/oder durch die Veränderung der Anzahl der sprühenden Düsen erreicht werden.
  • Besonders bevorzugt werden einige, insbesondere alle Holzpartikel vor dem Aufstreuen mit einer vorzugsweise konstanten Menge Klebstoff vorbeleimt. Die so vorbeleimten Holzpartikel werden anschließend zu einem Partikelkuchen gestreut. Bei dem Streuen der vorbeleimten Holzpartikel wird dann zusätzlicher Klebstoff in variierender Menge auf alle oder nur einige Holzpartikel aufgebracht. Hierzu werden die bereits vorbeleimten und/oder unbeleimten Holzpartikel beispielsweise in einem Luftstrom an der wenigstens einen Beleimdüse vorbeigeführt, welche beispielsweise programmgesteuert unterschiedliche Klebstoffmengen aufbringen.
  • Bei den verwendeten Klebstoffen handelt es sich insbesondere um Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin- oder Phenolharze. Vorzugsweise handelt es sich um Isocyanate, wie polymeres Diphenylmethandiisocyanat (PMDI), welches insbesondere formaldehydfrei ist.
  • Bevorzugt weist das Verfahren ein Einbringen eines oder mehrerer Zusatzstoffe in den Partikelkuchen während des Streuens auf. Durch die Zugabe von Zusatzstoffen lassen sich insbesondere weitere Eigenschaften der Holzwerkstoffplatte beeinflussen. Zu solchen Zusatzstoffen zählen insbesondere brandhemmende Stoffe, biozide Stoffe, Stoffe zur Quellvergütung von Holz, Stoffe die die optische und/oder haptische Anmutung der späteren Holzwerkstoffplatte beeinflussen, die Wärmeleitfähigkeit oder elektrische Leitfähigkeit ändernde Stoffe sowie Aufschäumer und bereits aufgeschäumte Stoffe.
  • Vorzugsweise enthält der wenigstens einen Zusatzstoff wenigstens einen Füllstoff, wie Kreide, Talkum, Quarzmehl, Glaskugeln, Blähglas oder Blähton, wenigstens einen optischen Aufheller, wie Titandioxid, Calciumcarbonat oder fluoreszierende organische Stoffe, wenigstens einen brandhemmenden Stoff, wenigstens einen bioziden Stoff, wenigstens eine Stoff zur Quellvergütung von Holz, wenigstens einen Aufschäumer und/oder wenigstens einen Stoff, der eine optische und/oder haptische und/oder eine physikalische Eigenschaft der Holzwerkstoffplatte, beispielsweise deren Wärmeleitfähigkeit, verändert.
  • Bei den Zusatzstoffen kann es sich überdies um Primer, beispielsweise auf Basis von Silanen oder anderen Haftvermittlern, handeln. Diese verbessern insbesondere die Haftung unterschiedlicher Leimsysteme oder unterschiedlicher Schichten aufeinander. Darüber hinaus können auch Substanzen aufgebracht werden, die in sich eine Zwischenschicht bilden und so Vermischungen einzelner anderer Schichten vermeiden. So kann beispielsweise bei Spanplatten verhindert oder erschwert werden, dass Partikel relativ dünner Deckschichten in eine gröbere Mittelschichte einwandern.
  • Zusätzlich oder anstelle des Einbringens von Zusatzstoffen kann auch Energie, beispielsweise in Form von Wärme oder Strahlungsenergie eingetragen werden. Hierdurch lassen sich beispielsweise Klebstoffreaktionen von mehrkomponentigen Klebstoffen oder Reaktionen von oder mit Zusatzstoffen gezielt auslösen oder beeinflussen. Weiterhin ist es möglich Feuchtigkeit, beispielsweise durch Behandlung mit Dampf, in den Partikelkuchen einzubringen.
  • Bevorzugt werden unterschiedliche Mengen an Zusatzstoffen an unterschiedliche Positionen innerhalb des Partikelkuchens eingebracht. So lassen sich die beinflussten Eigenschaften in unterschiedlichen Bereichen ausbilden oder unterschiedlich stark ausbilden oder variieren. Vorzugsweise werden an unterschiedliche Positionen innerhalb des Partikelkuchens unterschiedliche Zusatzstoffe und/oder unterschiedliche Mengen verschiedener Zusatzstoffe eingebracht.
  • Der eine Zusatzstoff oder die mehreren Zusatzstoffe werden insbesondere über separate Einbringeinrichtungen, wie beispielsweise Düsen eingebracht. Dies geschieht insbesondere nicht nur während des Streuens, sondern kann auch dann geschehen, wenn keine Holzpatikel gestreut werden.
  • Bevorzugt handelt es sich bei zumindest einem Zusatzstoff um einen weiteren Klebstoff oder eine Klebstoffkomponente. Unter dem Aufbringen von Klebstoff wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise auch das Aufbringen einer oder mehrere Klebstoffkomponenten verstanden, wobei dies in variierender Menge geschehen kann oder weitere Klebstoffkomponenten in variierender Menge aufgebracht werden.
  • Bevorzugt wird eine Menge an Holzpartikeln, die zu dem Partikelkuchen gestreut werden, in Abhängigkeit von deren zu erwartender Position in dem Partikelkuchen variiert. Hierdurch ist es insbesondere möglich, durch die Wahl unterschiedlicher großer gestreuter Holzpartikelmengen, weiteren Einfluss auf die Rohdichte innerhalb des Partikelkuchens und damit insbesondere auch auf die Festigkeit zu nehmen.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe zudem durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8 zum Durchführen eines hier beschriebenen Verfahren, die eine elektrische Steuerung aufweist, die eingerichtet ist, eine auf die Holzpartikel aufzubringende Menge an Klebstoff in Abhängigkeit von deren zu erwartender Position in dem Partikelkuchen zu variieren.
  • Die elektrische Steuerung weist vorzugsweise eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, auf in einem elektronischen Datenspeicher gespeicherte Informationen zuzugreifen und anhand dieser Informationen die aufzubringende Menge Klebstoff zu variieren. Dies kann über die Steuerung einer der wenigstens einen Düse zugeführten Klebstoffmenge geschehen und/oder durch eine Öffnen und Schließen von Düsen erreicht werden.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung wenigstens eine Beleimdüse, besonders bevorzugt mehrere Beleimdüsen auf. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Beleimdüse bewegbar, insbesondere quer zu einer Transportrichtung eines Transportbandes, auf das die Holzpartikel gestreut werden, ausgebildet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die zu erwartende Position der Holzpartikel anhand einer Position der die Holzpartikel streuenden Streudüse determiniert oder bestimmbar. Dies ist unabhängig davon, ob eine solche Streudüse relativ zu dem Partikelkuchen beweglich oder unbeweglich ausgestaltet ist. Ob auf die Holzpartikel vor dem Streuen oder erst während des Streuens der Klebstoff aufgebracht wird, ist vorzugsweise von der Art des Klebstoffes abhängig. Bei Klebstoffen mit einer besonders geringen Tropfzeit ist es beispielsweise vorteilhaft, diese erst während des Streuens aufbringen.
  • Es ist auch möglich, dass die zu erwartende Positionen der Holzpartikel in dem Partikelkuchen während des Streuens bestimmt oder berechnet wird. Hierzu ist beispielsweise eine Messeinrichtung an der Vorrichtung angeordnet. Diese kann beispielsweise eine Hochgeschwindigkeitskamera oder ähnliches sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Klebstoff während des Streuens aufgebracht wird.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Transportband auf, welches in einer Transportrichtung bewegbar ist, wobei die zumindest eine Streudüse oberhalb des Transportbandes angeordnet ist und eingerichtet ist zum Streuen der Holzpartikel auf das Transportband. Vorteil eines solchen Transportbandes ist es insbesondere, dass die Holzwerkstoffplatten bzw. der Partikelkuchen kontinuierlich gefertigt werden können. Es ist jedoch mittels eines Transportbandes auch möglich, dass die Holzwerkstoffplatten beispielsweise getaktet hergestellt werden.
  • Die zu erwartende Position der Holzpartikel in dem Partikelkuchen wird vorzugsweise anhand der Lage der entsprechenden Streudüse insbesondere bezüglich des zu streuenden Partikelkuchens, die die Holzpartikel aufstreut, berechnet. Dabei wird vorzugsweise eine Transportgeschwindigkeit des Transportbandes mit einbezogen.
  • Vorzugsweise ist die zumindest eine Beleimdüse oberhalb des Transportbandes angeordnet und eingerichtet, Klebstoff auf die Holzpartikel während des Streuens aufzubringen. Vorzugsweise sind hierbei eine, insbesondere mehrere der Beleimdüsen in einem Beleim-Streukopf angeordnet, so dass dieser Beleim-Streukopf insbesondere als Ganzes bewegt werden kann, ohne dass sich eine Orientierung oder Position der Beleimdüsen und der Streudüsen zueinander verändert.
  • Bevorzugt sind mehrere Streudüsen und/oder mehrere Beleimdüsen quer zu der Transportrichtung angeordnet. Insbesondere sind über die gesamte Breite des Partikelkuchens oder über die gesamte Breite des Transportbandes angeordnet. Dies ist vorteilhaft, da in insbesondere variablen Abständen Holzpartikel und/oder Klebstoff aufgebracht werden kann.
  • Bevorzugt bilden mehrere Beleimdüsen eine Beleimleiste. Es ist zudem möglich, dass zumindest zwei solcher Beleimleisten zu einem Beleimkopf zusammengefasst sind. Weiter bevorzugt ist zumindest eine Beleimleiste mit zumindest einer Streudüse, insbesondere zumindest einer Streuleiste aus mehreren Streudüsen zu einem Streu-Beleimkopf zusammengefasst, von denen die Vorrichtung vorzugsweise mehrere aufweist.
  • Insbesondere bei der Verwendung bewegbarer Beleimdüsen können bestehende Vorrichtungen nachgerüstet werden und von den Vorteilen der vorliegenden Erfindung profitieren. Zudem ist durch die Bewegbarkeit beispielsweise eine Anpassung der Herstellungsvorrichtung auf unterschiedliche herzustellende Holzwerkstoffplatten ohne großen Mehraufwand möglich.
  • Bevorzugt ist die elektrische Steuerung eingerichtet, für die Menge an Holzpartikeln in Abhängigkeit von deren erwarteter Position im Partikelkuchen zu variieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer 19 mm-Spanplatte wird als Klebstoff ein Harnstoff-Formaldehydleim eingesetzt. Hierzu wird zunächst mittels einer Windstreuung eine untere Deckschicht aus Holzpartikeln auf ein Transportband gestreut. Anschließend wird eine dünne Schicht aus geschäumten Harnstoff-Formaldehyd-Leim (20 g fl / m2, Feststoffgehalt ca. 50 %) mittels einer Reihe von Beleimdüsen aufgebracht. Mit einer Wurfstreuung wird anschließend eine Mittelschicht aufgebracht. Auf diese wird wiederum mit Beleimdüsen eine gleiche Menge geschäumtes Harz aufgebracht. Mittels Windstreuung wird hierauf eine obere Deckschicht aufgebracht. Das Verhältnis zwischen Deckschicht und Mittelschicht liegt in etwa bei 28 zu 72 %. Der resultierende Partikelkuchen in Form eines Spankuchens wird in einer Contipresse zu einer Spanplatte verpresst, anschließend abgekühlt und geschliffen.
  • In einem Test wurde eine Spanplatte ohne die zwischenliegenden Leimschichten hergestellt. Beide Platten wurden anschließend in einer Kurztaktpresse mit einem weißen Dekorpapier beschichtet, das mit einem Melaminharz imprägniert war. Das Papiergewicht betrug 65 g/m2. Die Platten wurden anschließend im Querschnitt visuell begutachtet.
  • Dabei zeigte sich, dass die Spanplatte mit dem Leimauftrag zwischen den Schichten einen deutlich symmetrischeren Aufbau besaß. Insbesondere zwischen der oberen Deckschicht und der Mittelschicht war deutlich weniger Deckschichtabwanderung in die Mittelschicht zu beobachten als bei der Vergleichsplatte. Bei der Bearbeitung der Beiden Platten auf einer Oberfräse zeigte die Platte ohne Leimzusatz mehr Kantenausbrüche und eine unsauberere Fräsung als die Versuchsplatte.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer OSB mit 19 mm Stärke werden MUF-Leim (Melamin-Harnstoff.Formaldehyd-Leim in der Deckschicht und PMDI-Leim in der Mittelschicht verwendet. Das Verhältnis zwischen Deckschicht und Mittelschicht liegt dabei etwa bei 30 zu 70 %.
  • Zunächst werden beleimte Deckschichtstrands auf ein Transportband gestreut. Mit Hilfe einer Leiste aus Auftragsgeräten (Düsenauftrag) wird ein Polyethylenglycol (Molgewicht: 200 g/mol) in einer Menge von 5 g/m2 auf den Strandkuchen aufgesprüht. Darauf wird die Mittelschicht gestreut. Auf die gestreute Mittelschicht wird wiederum mit Düsen die gleiche Menge Polyethylenglycol aufgebracht. Daran schliesst sich die Streuung der zweiten Deckschicht an. Der Strandkuchen wird anschließend in einer Contipresse zu der OSB verpresst.
  • Zum Vergleich wurde eine OSB mit den gleichen Leimsystemen ohne Polyglycolauftrag mitproduziert. Die Platten wurden nach dem Auskühlen im Labor auf ihre Querzugfestigkeit geprüft. Dabei zeigte sich, dass das Vergleichsmuster nicht in der Mitte riss sondern zwischen der Deck- und der Mittelschicht. Außerdem waren die Prüfwerte ca. 20 % niedriger.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
  • Figur 1
    eine perspektivische und schematische Schnittdarstellung einer, nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erhältlichen Holzwerkstoffplatte, und
    Figur 2
    eine schematische Ablauf-Darstellung des Herstellungsverfahrens.
  • Figur 1 ist eine perspektivische Schnittdarstellung einer Holzwerkstoffplatte 2, wie sie nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erhältlich ist. Eine solche Holzwerkstoffplatte weist eine Ausdehnung in x-, y- und z-Richtung auf. Hierbei handelt es sich vorliegend bei der x-Richtung um die Ausdehnung der Holzwerkstoffplatte quer zu der Längsrichtung y. Die Höhe oder Dicke der Holzwerkstoffplatte erstreckt sich in z-Richtung.
  • In Figur 1 sind Bereiche 4.1 und 4.2 mit unterschiedlicher aufgetragener Klebstoffmenge beschrieben. Bei den Bereichen 4.1 handelt es sich um Bereiche mit größerer Klebstoffmenge. Bei den Bereichen 4.2 handelt es sich um Bereiche mit Klebstoffmenge.
  • Figur 2 beschreibt schematisch den Herstellungsprozess einer Holzwerkstoffplatte, hierbei insbesondere einer Holzfaserplatte.
  • Hierzu wird zunächst Holz 10 bereitgestellt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Waldholz oder Restholz, welches insbesondere zuvor entrindet wurde. Dieses wird in einer Zerkleinerungseinrichtung 12, beispielsweise einem Scheiben- oder Trommelhacker, zu Hackschnitzeln verarbeitet. Diese Hackschnitzel werden einem Kocher 14 zugeführt. In diesem werden die Hackschnitzel, gegebenenfalls unter vorangehender Vorwärmung der Hackschnitzel, unter Einwirkung von Heißdampf aufbereitet und gereinigt. Beispielsweise werden die Hackschnitzel bei einer Temperatur von ca. 170° für etwa 3-4 Minuten aufgeschlossen.
  • An den Aufschluss im Kocher 14 schließt sich, insbesondere wenn es sich um eine Holzfaserplatte handelt, ein Faseraufschluss der Hackschnitzel im Refiner 16 an. In diesem werden die Hackschnitzel gemahlen, beispielsweise in einer Scheiben-, Zylinder- oder Kegelmühle und so zu Holzfasern verarbeitet.
  • Im Anschluss werden die insbesondere noch feuchten Holzfasern mit einem Klebstoff wie beispielsweise Harnstoffformaldehydharz (UF-Harze) in einer Vorbeleimungseinrichtung vorbeleimt. Vorzugsweise werden die Holzfasern hierbei, zuvor oder danach, für die späteren Streuköpfe getrennt, über die sie im späteren Schritt in einer Streueinrichtung 24 gestreut werden. Dies hat den Vorteil, dass die später mittels der Beleimdüsen aufzubringende Klebstoffmenge, welche auch Nul sein kann, in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Position der Holzfaser besonders einfach eingestellt werden kann.
  • Die beleimten Holzfasern werden anschließend in einem Trockner 20, beispielsweise mittels Heißgas, welches beispielsweise eine Temperatur von etwa 160° aufweist, bis zu einer bestimmten Restfeuchte von beispielsweise 10-15% getrocknet. An den Trocknungsschritt schließt sich ein Sichten in einem Sichter 22 an. Hierdurch werden die Fasern beispielsweise aufgrund ihrer Partikelgröße oder Faserlänge, ihrer Masse oder ihrer Trägheit getrennt. Dies erfolgt beispielsweise in einem Gasstrom in einem sogenannten Windsichter.
  • Hierdurch können insbesondere für die Weiterverarbeitung ungeeignete Fasergrößen aussortiert werden. Zu große Fasern können hierbei insbesondere dem Zerkleinerungsprozess erneut zugeführt werden, zu kleine Fasern oder pulverisierte Holzpartikel können dem weiteren Verfahren entzogen werden. Alternativ ist es auch möglich, dass das Sichten bereits vor dem Beleimen der Holzfasern durchgeführt wird.
  • Nach dem Sichten werden die Holzfasern der Streueinrichtung 24 zugeleitet, welche insbesondere über eine Mehrzahl, beispielsweise zumindest drei Beleimköpfe 26 mit nicht dargestellten Beleimdüsen verfügt. Vorzugsweise weist die Streueinrichtung 24 ein Transportband auf, welches sich in eine Transportrichtung bewegen lässt. Quer zu dieser Transportrichtung sind insbesondere die Beleimdüsen der Beleimköpfe 26 angeordnet. Vorzugsweise erstrecken sich diese Beleimdüsen über die gesamte Breite des Transportbandes quer zu der Transportrichtung. Besonders bevorzugt sind diese schwenkbar in zumindest eine, insbesondere in alle Raumrichtungen.
  • Die Beleimköpfe 26 sind mit einer elektrischen Steuerung 28 verbunden, die eingerichtet ist, eine auf die Holzpartikel aufzubringende Menge an Klebstoff in Abhängigkeit von deren Position in dem Partikelkuchen, beispielsweise in einer zu der Längsrichtung und der Querrichtung parallelen Ebene, einzustellen.
  • Vorzugsweise wird durch jeden Beleimkopf 26 eine kontinuierliche und konstante Holzpartikelmenge gestreut, wobei diese sich gegebenenfalls zwischen den einzelnen Beleimköpfen 26 unterscheidet. Es ist beispielsweise auch möglich, dass mehrere quer zur Transportrichtung voneinander beabstandete Beleimdüsen eines Beleimkopfes 26 größere Mengen an Klebstoff pro Zeiteinheit ausstoßen als andere Beleimdüsen dieses Beleimkopfes 26.
  • Der durch das Streuen entstandene Partikelkuchen wird in einem oder mehreren Vorverdichtungsschritten in einem Vorverdichter 30 vorverdichtet. Dies kann beispielsweise kontinuierlich oder aber diskontinuierlich, das heißt in mehreren separaten Schritten, erfolgen.
  • An den Vorverdichter schließt sich eine Heißpresse 32 an, mittels welcher die Holzwerkstoffplatte 2 aus dem vorverdichteten Partikelkuchen unter Einwirkung von Temperatur und Druck gebildet wird. Vorliegend wird hierdurch beispielsweise eine großformatige hochdichte (HDF) oder mitteldichte (MDF) Holzfaserplatte erzeugt.
  • Diese kann beispielsweise durch Sägen der kontinuierlich gebildeten Holzwerkstoffplatte 2 in Querrichtung zur Transportrichtung erzeugt werden. Diese großformatigen Platten werden insbesondere durch Sägen in Quer- und/oder Längsrichtung zu einer Mehrzahl kleinerer Platten weiterverarbeitet.
  • Bezugszeichenliste:
  • 2
    Holzwerkstoffplatte
    4.1
    Bereich mit größerer Klebstoffmenge
    4.2
    Bereich mit verringerter Rohdichte
    10
    Holz
    12
    Zerkleinerungseinrichtung
    14
    Kocher
    16
    Refiner
    18
    Vorbeleimungseinrichtung
    20
    Trockner
    22
    Sichter
    24
    Streueinrichtung
    26
    Beleimkopf
    28
    Steuerungseinrichtung
    30
    Vorverdichter
    32
    Heißpresse

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Holzwerkstoffplatte (2), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: :
    (a) Streuen einer Mehrzahl von Holzpartikeln zu einem Partikelkuchen,
    (b) Aufbringen von Klebstoff auf zumindest einige der Holzpartikel während des Streuens und/oder vor dem Streuen,
    (c) Verpressen des Partikelkuchens unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Menge an Klebstoff, die auf die Holzpartikel aufgebracht wird, in Abhängigkeit von deren zu erwartender Position in dem Partikelkuchen mittels einer elektrischen Steuerung variiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zusatzstoff während des Streuens in den Partikelkuchen eingebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Mengen an Zusatzstoff an unterschiedliche Positionen innerhalb des Partikelkuchens eingebracht werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei zumindest einem Zusatzstoff um einen weiteren Klebstoff oder eine Klebstoffkomponente handelt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Zusatzstoff
    • wenigstens einen Füllstoff, wie Kreide, Talkum, Quarzmehl, Glaskugeln, Blähglas oder Blähton,
    • wenigstens einen optischen Aufheller, wie Titandioxid, Calciumcarbonat oder fluoreszierende organische Stoffe,
    • wenigstens einen brandhemmenden Stoff,
    • wenigstens einen bioziden Stoff,
    • wenigstens eine Stoff zur Quellvergütung von Holz,
    • wenigstens einen Aufschäumer und/oder
    • wenigstens einen Stoff enthält, der eine optische und/oder haptische und/oder eine physikalische Eigenschaft der Holzwerkstoffplatte, beispielsweise deren Wärmeleitfähigkeit, verändert.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an unterschiedliche Positionen innerhalb des Partikelkuchens unterschiedliche Zusatzstoffe und/oder unterschiedliche Mengen verschiedener Zusatzstoffe eingebracht werden.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge an Holzpartikeln, die zu dem Partikelkuchen gestreut werden, in Abhängigkeit von deren zu erwartender Position in dem Partikelkuchen variiert.
  8. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, die eine elektrische Steuerung aufweist, die eingerichtet ist, eine auf die Holzpartikel aufzubringende Menge an Klebstoff in Abhängigkeit von deren zu erwartender Position in dem Partikelkuchen zu variieren.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuerung eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, auf in einem elektronischen Datenspeicher gespeicherte Informationen zuzugreifen und anhand dieser Informationen die aufzubringende Menge Klebstoff zu variieren.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Beleimdüse aufweist, durch die Klebstoff auf die Holzpartikel aufbringbar ist, wobei die elektrische Steuerung eingerichtet ist, eine Menge Klebstoff, die durch die wenigstens eine Beleimdüse aufbringbar ist, zu variieren.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beleimdüse bewegbar, ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beleimdüse quer zu einer Transportrichtung eines Transportbandes, auf das die Holzpartikel gestreut werden, bewegbar ist.
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