EP4771362A1 - Messverfahren zur online bestimmung einer auf holzpartikel aufgetragenen bindemittelmenge in einer produktionsanlage zur herstellung von holzwerkstoffplatten - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zerstörungsfreies Messverfahren zur online Bestimmung einer auf Holzpartikel aufgetragenen Menge an formaldehydfreien Bindemittel in einer Produktionsanlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten umfassend die Schritte: Aufbringen von mindestens einem formaldehydfreien Bindemittel in jeweils unterschiedlichen quantitativ definierten Mengen auf jeweilige Proben aus Holzpartikeln als Referenzproben und Aufstreuen der Referenzproben auf ein Transportband; Aufnahme von mindestens einem NIR- Spektrum jeder der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben unter Verwendung von mindestens einem NIR-Messkopf in einem Wellenlängenbereich zwischen 1000 nm und 2500 nm, bevorzugt zwischen 1350 nm und 2500 nm; Zuordnung der unterschiedlichen quantitativen Mengen an formaldehydfreien Bindemittel der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben zu den aufgenommenen NIR-Spektren der genannten Referenzproben; und Erstellung eines Kalibriermodells für den Zusammenhang zwischen den spektralen Daten der NIR-Spektren und den dazugehörigen quantitativen Mengen an formaldehydfreien Bindemittel der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben mittels einer multivariaten Datenanalyse; Aufbringen von mindestens einem formaldehydfreien Bindemittel auf Holzpartikel (als zu vermessende Proben) und Aufstreuen der mit dem formaldehydfreien Bindemittel versehenen Holzpartikel auf ein Transportband, Aufnehmen von mindestens einem NIR-Spektrum der mit dem formaldehydfreien Bindemittel versehenen und auf das Transportband aufgestreuten Holzpartikel unter Verwendung des mindestens einen NIR-Messkopfes in einem Wellenlängenbereich zwischen 1000 und 2500 nm, bevorzugt zwischen 1350 nm und 2500 nm; und Bestimmen der quantitativen Menge des auf das Transportband aufgestreuten Holzpartikel aufgebrachten formaldehydfreien Bindemittels durch Vergleich des für die mit dem Bindemittel versehenen Holzpartikel aufgenommenen NIR-Spektrums mit dem erstellten Kalibriermodell.

Description

Messverfahren zur online Bestimmung einer auf Holzpartikel aufgetragenen Bindemittelmenge in einer Produktionsanlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten

Die vorliegende Erfindung betriff ein Verfahren zur Bestimmung einer Bindemittelmenge aufgetragen auf Holzpartikel in einer Produktionsanlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, insbesondere von OSB-Platten.

Beschreibung

Zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, wie HDF-Platten, OSB oder Spanplatten, werden Holzpartikel mit einem Bindemittel oder Leim versehen, die beleimten Holzpartikel auf ein Transportband gestreut und zu Platten verpresst. Als Bindemittel kommen häufig flüssige, meist wässrige Formulierungen, wie z.B. Melamin-Formaldehyd-Harz oder Harnstoff- Formaldehyd-Harz, zur Anwendung. Insbesondere für HDF-Platten werden formaldehydhaltige Bindemittel üblicherweise in einer Menge von mehr als 10 Gew%, z.B. 12 - 20 Gew% (bezogen auf die Menge an Holzpartikel) in den Holzwerkstoffplatten verwendet. Im Falle von OSB können formaldehydhaltige Bindemittel insbesondere in der Deckschicht in Mengen um 10 Gew% eingesetzt.

Allerdings gibt es auch Leimsysteme, die kein Wasser enthalten. Zu diesen Leimsystemen zählt PMDI (polymeres Diphenylmethandiisocyanat). Dieses Leimsystem hat einige Vorteile gegenüber den klassischen wässrigen Leimsystemen z.B. auf Basis von Harnstoff- Formaldehyd. Der erste Vorteil ist, dass diese Leime keine Formaldehydemission zeigen. Der zweite Vorteil ist, dass man mit diesem Leim wasserbeständige Verleimungen/platten erzeugen kann und der dritte Vorteil ist, dass man relativ wenig Leim benötigt, um damit Platten herzustellen. Üblicherweise reichen 2 - 5 Gew% für die verschiedenen Holzwerkstoffe aus.

Diese geringe Menge erzeugt aber ein Problem, da erhöhte Sorgfalt auf die gute Verteilung des Leimes gelegt werden muss. Dies gilt umso mehr je grösser die zu beleimenden Holzpartikel sind. So ist bei kleineren Holzspänen, wie Deckschichtspänen, für eine Spanplatte eine homogene Beleimung in z. B. einem Trogmischer deutlich leichter zu erreichen, als die Beleimung von größeren, flächigen Holzsstrands, wie Deckschichtstrands, für eine OSB (oriented strand board) in einem Coil (rotierende Trommel). Dabei ist besonders problematisch, dass die Leimverteilung auf den Holzpartikeln nicht visuell beurteilt werden kann. Z.B. ist PMDI nur leicht bräunlich und kann deshalb z. B. auf gelben Strands aus Nadelholz nicht erkannt werden.

Zudem ist es bei auftretenden Problemen schwierig die Ursache zu ermitteln, da lediglich die Dosiermenge bekannt ist, aber nichts über die Verteilung des Leims. Versuche dieses Problem durch Zumischung von UV-aktiven Stoffen zu dem PMDI, zeigten zwar gewisse Erfolge, da man mit Hilfe von UV-Lampen die Leimverteilung sichtbar machen kann. Allerdings sind die Farbstoffe teuer und erhöhen somit die Kosten. Außerdem muss die Beurteilung trotzdem visuell vorgenommen werden und bleibt damit subjektiv. Eine kontinuierliche Überwachung ist mit diesem System ohnehin nicht möglich.

Der Einsatz von Bindemitteln wie PMDI von unterschiedlichen Herstellern mit unterschiedlichen Eigenschaften der Leime (Viskosität, Benetzung usw.) führt ebenfalls zu einer Verkomplizierung der Produktion. Auch die Verwendung von Zuschlagsstoffen (z. B. Flammschutzmittel) kann die Verteilung des Leimes signifikant verändern, ist aber nicht detektierbar. All dies führt dazu, dass wegen der leicht höheren Dosierung höhere Kosten entstehen und ein Mehrverbrauch an Rohstoff erfolgt.

Generell muss also festgestellt werden, dass an die Dosierung und die Verteilung des Leims auf den Holzpartikeln deutlich höhere Anforderungen gestellt werden. Weiterhin ist auch zu konstatieren, dass eine Fehlersuche deutlich schwieriger ist. Zwar können auftretende Probleme durch die an den Produktionsanlagen befindlichen Messsysteme (Spaltererkennung, Dickenmessung usw.) detektiert werden, jedoch sind damit die Ursachen nicht erkannt. Zudem muss erst eine Messvorrichtung eine Auffälligkeit zeigen, damit Maßnahmen eingeleitet werden. Dies bedeutet, dass unter Umständen größere Mengen an nicht qualitätsgerechter Ware entstehen.

Daraus ergeben sich verschiedene Nachteile, wie fehlende in-line Kontrolle, Nachjustierung mit Zeitverzug, Materialverluste oder nicht erkennbare Schwankungen in der Zusammensetzung.

Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zu Grunde eine zerstörungsfreie Methode zu entwickeln, die die Auftragsmenge und insbesondere die Verteilung eines formaldehydfreien Bindemittels, wie PMDI, auf Holzpartikeln bestimmen kann. Die Methode soll in-line in Produktionslinien installiert sein und möglichst viele Messungen pro Zeiteinheit in Fertigungsrichtung und quer dazu liefern. Durch die Messungen soll der Produktionsprozess nicht gestört werden. Auch sollen damit Unregelmäßigkeiten bezüglich des Leimauftrags und der Leimverteilung früher erkannt werden bzw. dies als Ursache für die Unregelmäßigkeiten ausgeschlossen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Entsprechend wird ein Messverfahren zur online Bestimmung einer auf Holzpartikel, insbesondere OSB-Strands, aufgetragenen Menge eines formaldehydfreien Bindemittels in einer Produktionsanlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Aufbringen von mindestens einem formaldehydfreien Bindemittel in jeweils unterschiedlichen quantitativ definierten Mengen auf jeweilige Proben aus Holzpartikeln als Referenzproben und Aufstreuen der Referenzproben auf ein Transportband der Produktionsanlage;

- Aufnahme von mindestens einem NIR-Spektrum jeder der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben unter Verwendung von mindestens einem NIR-Messkopf in einem Wellenlängenbereich zwischen 1000 nm (10.000 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹ ), bevorzugt zwischen 1350 nm (7400 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹); insbesondere bevorzugt zwischen 1800 (5555 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹); ganz besonders bevorzugt zwischen 2000 und 2200 nm,

- Zuordnung der unterschiedlichen quantitativen Mengen an formaldehydfreien Bindemittel der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben zu den aufgenommenen NIR-Spektren der genannten Referenzproben; und

- Erstellung eines Kalibriermodells für den Zusammenhang zwischen den spektralen Daten der NIR-Spektren und den dazugehörigen quantitativen Mengen an formaldehydfreien Bindemittel der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben mittels einer multivariaten Datenanalyse; - Aufbringen von mindestens einem formaldehydfreien Bindemittel auf Holzpartikel (als zu vermessende Proben) und Aufstreuen der mit dem Bindemittel versehenen Holzpartikel auf ein Transportband,,

- Aufnehmen von mindestens einem NIR-Spektrum der mit dem formaldehydfreien Bindemittel versehenen und auf das Transportband aufgestreuten Holzpartikel unter Verwendung des mindestens einen NIR-Messkopfes in einem Wellenlängenbereich zwischen, 1000 nm (10.000 cm-¹) und 2500 nm (4000 cm-¹), bevorzugt zwischen 1350 nm (7400 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹); insbesondere bevorzugt zwischen 1800 (5555 cm-¹) und 2500 nm (4000 cm-¹); ganz besonders bevorzugt zwischen 2000 und 2200 nm, und

- Bestimmen der quantitativen Menge des formaldehydfreien Bindemittels durch Vergleich des für die mit dem Bindemittel versehenen Holzpartikel aufgenommenen NIR- Spektrums mit dem erstellten Kalibriermodell.

Die Menge an auf die Holzpartikel aufgetragenem formaldehydfreien Bindemittel liegt dabei zwischen 0,5 und 5,0 Gew% (bezogen auf die Menge an Holzpartikel).

Das vorliegende Verfahren ermöglicht demnach die Bestimmung der auf Holzpartikel aufgetragenen Bindemittelmenge in einer Produktionsanlage für Holzwerkstoffplatten, wobei die mit dem formaldehydfreien Bindemittel versehenen Holzpartikel auf ein Transportband aufgestreut vorliegen; d.h. das formaldehydfreie Bindemittel wird auf die Holzpartikel aufgebracht, insbesondere aufgesprüht, die beleimten Holzpartikel auf ein Transportband aufgestreut und unmittelbar nach dem Aufstreuen vermessen. Somit erfolgt die NIR-Messung direkt am Transportband in der Fertigungslinie nach dem Verlassen einer Vorrichtung zum Streuen der Holzpartikel.

Das vorliegende Verfahren erlaubt nicht nur eine Bestimmung der Auftragsmenge sondern auch eine Aussage über die Verteilung des formaldehydfreien Bindemittels, wie z.B. PMDI auf den Holzpartikeln, insbesondere eine Verteilung des formaldehydfreien Bindemittels auf (flächigen) OSB Strands.

Wie beschrieben, werden zunächst NIR-Spektren von verschiedenen Auftragsmengen des Bindemittels auf Holzpartikeln erstellt. Als Holzpartikel können Strands und Späne zur Anwendung kommen. Diese werden unter definierten Bedingungen mit dem Bindemittel z.B. PMDI besprüht. Anschließend werden NIR-Spektren von diesen Referenzproben aufgenommen. Danach werden Kalibrationsmodelle erstellt mit deren Hilfe dann auf unbekannte Mengen und Zusammensetzungen geschlossen werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass aus den NIR-Spektren auch weitere Parameter (z. B.: Feuchte, Holzart usw.) analysiert werden können, was eine mögliche Problemanalyse erleichtert.

Zwar ist die Analyse von Mischungen aus Holzpartikeln und Bindemittel unter Verwendung von spektroskopischen Methoden bekannt, jedoch erfolgt die Vermessung in diesen Fällen jeweils zu anderen Zeitpunkten des Produktionsprozesses bzw. an Einzelproben.

So wird in der US 2003/0048440 A1 ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung von Eigenschaften von Holzfasern (wie Faserlängenverteilung, Harzgehalt im Strom der harzbeschichteten Fasern) in einem Holzfaserstrom zur Herstellung von Holzfaserplatten beschrieben. Das Verfahren verwendet NIR-Strahlung zur Bestimmung der verschiedenen Eigenschaften des Holzfaserstroms unmittelbar nach der Zerfaserung vor dem Aufstreuen der Fasern auf ein Transportband.

US 2007/131862A1 beschreibt die Verwendung von NIR-Spektroskopie zur quantitativen Analyse von Harz-Holzwerkstoff-Kompositen. Es werden gleichzeitig Konzentrationen von verschiedenen Komponenten in einer Probe eines Harz-Holzkomposits gemessen. Beispielsweise werden die Komponenten Harz, Wachs, Polyole, anorganische Härter mit OSB- Strands vermischt und anschließend mittels NIR-Spektroskopie vermessen und Kalibrationsmodelle erstellt. Die Kalibrationsmodelle werden anschließend zur quantitativen Analyse von unbekannten Harz-Holzproben verwendet. Zwingende Voraussetzung für die Messung ist eine Zerkleinerung (Vermahlen) der zu analysierenden Proben außerhalb des Produktionsprozesses. Eine Beurteilung der Menge und Verteilung von auf Holzpartikel (wie z.B, Holzstrands) aufgetragenem Bindemittel auf einem Transportband in einer Produktionslinie, wie erfindungsgemäß gefordert, ist damit nicht möglich.

In einer Ausführungsform wird das vorliegende Verfahren in einer Produktionsanlage mit einer Anlagengeschwindigkeit zwischen 200 und 500 mm/sec, bevorzugt zwischen 300 und 400 mm/sec durchgeführt.

In einer weitergehenden Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist vorgesehen, dass der mindestens eine NIR-Messkopf sich quer zur Laufrichtung des mit den beleimten Holzpartikeln bestreuten Transportbandes bewegt und über die gesamte Breite des Transportbandes traversiert. Des Weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der mindestens eine NIR-Messkopf mehrere Spektren pro Minute, bevorzugt bis zu acht Spektren pro Minute oder mehr aufnimmt, aus denen ein Mittelwert über die Anzahl der aufgenommenen Spektren gebildet wird.

Auch sollte der verwendete NIR-Messkopf unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen, Staub und Emissionen von Holzinhaltstoffen.

Das vorliegende Verfahren ermöglicht die Bereitstellung der Messwerte in kurzer Zeit (online, bevorzugt ohne störende Zeitverzögerung). Die Messdaten können zur Qualitätssicherung, Forschung und Entwicklung, zur Prozesskontrolle, Prozessregelung, Prozesssteuerung usw. eingesetzt werden. Durch den Messvorgang wird die Produktionsgeschwindigkeit usw. nicht reduziert. Grundsätzlich wird damit die Überwachung der Produktion verbessert. Zudem werden auch Stillstandszeiten durch Qualitätsbestimmungen und Anlagenjustierungen reduziert.

Die mit dem vorliegenden Verfahren mögliche Bestimmung der Auftragsmenge an Bindemittel auf Holzpartikel erfolgt bevorzugt ausschließlich mittels NIR-Messung. Eine Kombination mit anderen spektroskopischen Methoden, insbesondere unter Verwendung von anderen Wellenlängen außerhalb des NIR-Bereiches ist nicht vorgesehen.

Erfindungsgemäß erfolgt somit der Einsatz eines NIR-Messkopfes, bevorzugt eines NIR- Multimesskopfes, der über die Aufnahme von spektralen Daten (Spektren) im nahinfraroten Bereich (1000-2500 nm, bevorzugt 1350-2500 nm) eine Bestimmung der Menge und Verteilung an auf Holzpartikel aufgebrachtes Bindemittel zulässt. Die NIR-Strahlung wechselwirkt mit den organischen Funktionsgruppen, wie zum Beispiel O-H, C-H und N-H, die im Bindemittel, wie z.B. PMDI vorhanden sind. Die für Isocyanat-haltige Bindemittel, wie PMDI, typischen Isocyanat-Gruppen zeigen z.B. Peaks bei 2040-2050 nm.

Während der Wechselwirkung wird die NIR-Strahlung durch die gemessene Probe gestreut und reflektiert. Durch den Empfang der reflektierten NIR-Strahlung per NIR-Detektor wird ein NIR-Spektrum erzeugt. Bei dieser Messung werden in einer Sekunde eine Vielzahl von einzelnen NIR-Messungen durchgeführt, sodass auch eine statistische Absicherung der Werte gewährleistet wird. Die NIR-Spektroskopie zusammen mit der (unten angeführten) Multivariaten Datenanalyse bietet eine Möglichkeit an, einen direkten Bezug zwischen den spektralen Informationen (NIR-Spektren) und den zu bestimmenden Parametern des aufgebrachten Bindemittels herzustellen.

Das vorliegende Verfahren nutzt den Umstand aus, dass die NIR-Strahlung an der Oberfläche der Partikeloberfläche reflektiert bzw. gestreut wird. Die reflektierte bzw. gestreute NIR- Strahlung wird von dem NIR-Detektor erfasst, und das ermittelte NIR-Spektrum wird zur Bestimmung der gewünschten Parameter (hier Auftragsmenge an Bindemittel) verwendet.

Für die Bestimmung der aufgebrachten Menge an Bindemittel werden bevorzugt spektrale Daten aus dem gesamten aufgenommenen Spektralbereich verwendet, d.h. es wird nicht eine einzelne, diskrete Wellenlänge, sondern vielmehr ein ganzer Bereich von mehreren Wellenlängen verwendet.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demnach zunächst Referenzproben von mit Bindemittel versehenen Holzpartikeln bereitgestellt. Für die Bereitstellung der Referenzproben werden verschiedene Mengen an Bindemittel, z.B. 0,05 Gew%, 1 ,0 Gew%, 2,0 Gew%, 3,0 Gew%, 4,0 Gew%, 5,0 Gew% (bezogen auf die Menge an Holzpartikel) auf die Holzpartikel aufgebracht.

Zu beachten ist auch, dass die Referenzprobe gleichartig zu der zu vermessenden Probe ist; d.h. Bindemittel und Holzpartikel der Referenzprobe weisen die gleiche Zusammensetzung wie das zu vermessende Bindemittel und Holzpartikel auf. Die Gleichartigkeit von zu vermessender Probe und Referenzprobe ist insbesondere bei Verwendung von Bindemitteln mit Zusatzstoffen wie Flammschutzmitteln, Fasern, weiteren Additiven bedeutsam.

Von diesen Referenzproben werden zumindest ein NIR-Spektrum in einem Wellenlängenbereich zwischen 1000 nm (10.000 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹ ) , bevorzugt zwischen 1350 nm (7400 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹); insbesondere bevorzugt zwischen 1800 nm (5555 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹) aufgenommen. Es ist auch möglich einen Wellenlängenbereich zwischen 1350 nm (7407 cm'¹) und 1600 nm (6250 cm'¹) alleine oder in Kombination mit einem Wellenlängenbereich zwischen 1800 (5555 cm^-1) und 2500 nm (4000cm^-1), ganz besonders bevorzugt zwischen 2000 und 2200 nm zu verwenden.

Die unterschiedlichen quantitativen Mengen an Bindemittel der Referenzproben werden dann den jeweils aufgenommen NIR-Spektren dieser Referenzproben zugeordnet und es wird ein Kalibriermodell für den Zusammenhang zwischen den spektralen Daten der NIR-Spektren der Referenzproben und den dazugehörigen Bindemittelmengen als Parameterwert mittels einer multivariaten Datenanalyse erstellt; d.h. zu jedem Parameterwert der Referenzprobe korrespondiert ein NIR-Spektrum der Referenzprobe. Die für die verschiedenen Parameter erstellten Kalibriermodelle werden in einem geeigneten Datenspeicher hinterlegt.

Anschließend wird mindestens eine Messprobe umfassend ein auf Holzpartikel aufgebrachtes formaldehydfreies Bindemittel bereitgestellt, und mindestens ein NIR-Spektrum des auf die Holzpartikel aufgetragenen Bindemittels aufgenommen. Die quantitative Menge des auf die Holzpartikel aufgebrachten Bindemittelmenge kann durch Vergleich des für die Messprobe aufgenommenen NIR-Spektrums mit dem erstellten Kalibriermodell ermittelt werden.

Ein Vergleich und die Interpretation der NIR-Spektren erfolgt sinnvollerweise über den gesamten aufgenommenen Spektralbereich. Dies wird vorteilhaft mit einer an sich bekannten multivariaten Datenanalyse (MDA) durchgeführt. Bei multivariaten Analysemethoden werden in an sich bekannter Weise typischerweise mehrere statistische Variablen zugleich untersucht. Hierzu wird bei diesen Methoden üblicherweise die in einem Datensatz enthaltene Zahl von Variablen reduziert, ohne gleichzeitig die darin enthaltene Information zu mindern.

Im vorliegenden Fall erfolgt die multivariate Datenanalyse über das Verfahren der Partial Least Squares Regression (partielle Regression der kleinsten Quadrate, PLS) wodurch ein geeignetes Kalibrationsmodell erstellt werden kann. Die Auswertung der gewonnenen Daten wird bevorzugt mit einer geeigneten Analysesoftware vorgenommen wie z.B. mit der Analysesoftware SIMCA-P der Firma Umetrics AB oder The Unscrambler der Firma CAMO.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, für die Erstellung des Kalibriermodells spektrale Daten aus dem NIR- Spektralbereich zwischen 1350 (7400 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹) zu verwenden, die mittels geeigneter mathematischer Methoden vorbehandelt werden und anschließend der multivariaten Datenanalyse zugeführt werden. Es ist auch möglich einen Wellenlängenbereich zwischen 1350 nm (7407 cm^-1) und 1600 nm (6250 cm'¹) alleine oder in Kombination mit einem Wellenlängenbereich zwischen 1800 (5555 cm'¹) und 2500 nm (4000cm^-1), ganz besonders bevorzugt zwischen 2000 und 2200 nm, zu verwenden.

Die Bedeutung einer Wellenlänge für die Vorhersage von Parametern, wie der Bindemittelmenge, aus dem NIR-Spektrum wird mit Hilfe der Regressionskoeffizienten dargestellt. Dabei haben die Regionen mit großen Koeffizientenbeträgen starken Einfluss auf das Regressionsmodell. So zeigt die Darstellung der Regressionskoeffizienten in einem PLS- Regressionsmodell für die Bestimmung der Bindemittelmenge, dass der Wellenlängenbereich zwischen 1800 nm (5555 cm-¹ ) und 2500 nm (4000 cm-¹) , mit Maxima bei 1980 nm (5050 cm^-1) und 2500 nm (4000 cm-¹), ganz besonders bevorzugt zwischen 2000 und 2200 nm, für die Berechnung des Modells am wichtigsten ist, da hier die Beträge der Regressionskoeffizienten am größten sind. Die anderen Bereiche im Spektrum haben zwar geringeren Informationsgehalt in Bezug auf die NIR-Messung, tragen aber dennoch dazu bei, die weiteren Informationen bzw. störenden Einflussgrößen (wie Transparenz des Bindemittels, Oberflächenbeschaffenheit der Holzpartikel usw.) zu berücksichtigen bzw. zu minimieren.

Zur Eliminierung von störenden Einflüssen (wie z.B. Beschaffenheit der Oberfläche der Holzpartikel, Farbigkeit der Proben, Lichtstreuung an den Holzpartikeln oder anderen Additiven usw.) ist es notwendig, die spektralen Daten mit mathematischen Vorbehandlungsmethoden (z. B. derivative Datenvorbehandlung, Standardisierung gemäß SNVT (Standard Normal Variate Transformation), multiplikative Signal-Korrektur (EMSC, Extended Multiplicative Signal Correction usw.) zu bearbeiten. Dabei werden die Basislinieneffekte, die hauptsächlich durch die unterschiedliche Farbe der Proben verursacht werden, aus den Spektren entfernt, überlagernde Banden voneinander getrennt und die Abhängigkeit der Lichtstreuung an den Holzpartikeln berücksichtigt.

Wie oben bereits erwähnt, ermöglicht das vorliegende Verfahren nicht nur die Bestimmung der auf die Holzpartikel aufgebrachten Bindemittelmenge, sondern auch eine Aussage über die Verteilung des Bindemittels über bzw. zwischen den Holzpartikeln, die auf das Transportband aufgestreut sind.

So ist es möglich, durch einen Vergleich von tatsächlich den Holzpartikeln zugeführter Binde- bzw. Leimmittelmenge mit der am Transportband für die aufgestreuten, beleimten Holzpartikel gemessener Bindemittelmenge eine Aussage über die Verteilung des Bindemittels über die Holzpartikel zu treffen. Liegt eine schlechte Verteilung des Bindemittels vor, sinkt der Mittelwert des Messsignals ab und es wird ein durchschnittlich geringerer Bindemittelanteil gemessen als ursprünglich aufgetragen, was als Indiz für eine schlechte Bindemittelverteilung gesehen werden kann. So kann im Falle einer schlechten Verteilung des Bindemittels über die Holzpartikel die gemessene Bindemittelmenge bis zu 10-20 % von der tatsächlich zugeführten Bindemittelmenge abweichen.

Auch ist eine schlechte Verteilung des Bindemittels mit einer starken Schwankung der gemessenen Bindemittelmenge verbunden. So können bei einer schlechten Verteilung des Bindemittels die gemessenen Werte für das Bindemittel zwischen 35-40% um einen Mittelwert schwanken, während bei einer guten Verteilung des Bindemittels die gemessenen Werte für das Bindemittel zwischen 15-30%, bevorzugt zwischen 18-28 %, insbesondere bevorzugt zwischen 20 - 25 % um einen Mittelwert schwanken.

Die Bestimmung der Verteilung des Bindemittels ist bedeutsam, da ein inhomogener Auftrag und somit eine inhomogene Verteilung des Bindemittels auf Holzpartikel, insbesondere bei größeren Holzpartikeln, wie Holzstrands, zu einer schwankenden Querzugfestigkeit der verpressten Holzwerkstoffplatten führen kann. Das vorliegende Verfahren eröffnet die Möglichkeit, die mittels NIR-Spektroskopie bestimmte Bindemittelmenge und Bindemittelverteilung in Bezug zu technologischen Werten, wie der Querzugsfestigkeit, einer nach Verpressen der beleimten Holzpartikel hergestellten Holzwerkstoffplatte zu setzen; d.h. es besteht eine Korrelation zwischen gemessener Bindemittelmenge und Querzugsfestigkeit. So bedingt eine schlechte Verteilung (angezeigt durch eine starke Schwankung) der gemessenen Bindemittelmenge eine reduzierte Querzugsfestigkeit und eine größere Schwankung in der Querzugsfestigkeit der verpressten Holzwerkstoffplatten.

Eine größere Schwankung der Querzugsfestigkeit erfordert demnach eine höhere Dosierung an Bindemittel um die normativ vorgegebenen Werte der Querzugsfestigkeit für Holzwerkstoffplatten, wie OSB oder Holzspanplatten zu erreichen. Die Querzugsfestigkeit von OSB sollte typischerweise in einem Bereich zwischen 0,3 und 0,6 N/mm², bevorzugt zwischen 0,4 und 0,6 N/mm², insbesondere bevorzugt zwischen 0,45 und 0,55 N/mm² liegen.

Selbstverständlich können die aufgenommenen NIR-Spektren auch zur Analyse von weiteren Parametern der Holzpartikel, insbesondere Größenverteilung der Holzpartikel, Feuchtegehalt der Holzpartikel, verwendet werden.

In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird als formaldehdyfreies Bindemittel ein Isocyanat-haltiges Bindemittel, bevorzugt auf der Basis von aromatischen Polyisocyanaten, insbesondere Polydiphenylmethandiisocyanat (PMDI), Toluylendiisocyanat (TDI) und/oder Diphenylmethandiisocyanat (MDI) verwendet, wobei PMDI besonders bevorzugt ist.

Die Menge an auf die Holzpartikel aufgetragenem formaldehydfreien Bindemittel beträgt in einer Ausführungsform zwischen 1 ,0 und 5,0 Gew%, bevorzugt zwischen 1 ,5,0 und 4,0 Gew%, insbesondere bevorzugt zwischen 2,5 und 3,5 Gew%, ganz besonders bevorzugt zwischen 2,5 und 3,0 Gew%, noch mehr bevorzugt zwischen 2,5 und 2,9 Gew% bezogen auf die Menge an Holzpartikel, insbesondere an Holzstrands Insbesondere beträgt die Menge an formaldehydfreien Bindemittel weniger als 3,0 Gew%.

Wie bereits erwähnt, wird als formaldehydfreies Bindemittel mindestens eine Isocyanathaltige Verbindung eingesetzt. Bevorzugt weist das formaldehydfreie Bindemittel nur eine Isocyanathaltige Verbindung auf.

In einer weitergehenden Ausführungsform kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das formaldehydfreie Bindemittel mindestens zwei Komponenten umfasst, d.h, eine Mischung aus zwei Komponenten. Hierbei ist die erste Komponente eine Isocyanathaltige Verbindung und die zweite Komponente ein biologisch abbaubare Klebekomponente. Die Zugabe von biologisch abbaubaren Bindemittel zu Isocyanathaltigen Bindemitteln reduzieren die Einsatzmenge von Isocyanathaltigen Bindemitteln und bilden eine nachhaltige Komponente im Klebstoffsystem.

In einer solchen Kombination können z.B. bis zu 20 Gew% des isocyanathaltigen Bindemittels durch das biologisch abbaubare Bindemittel ersetzt werden. Bevorzugte Mengen an biologisch abbaubaren Bindemittel in einem Bindemittelgemisch liegen zwischen 5 und 20 Gew%, bevorzugt zwischen 10 und 15 Gw%.

Biologisch abbaubare Bindemittel können sowohl natürlich vorkommende Bindemittel oder auch synthetische Bindemittel sein.

Im Falle der Verwendung eines natürlichen Bindemittels als biologisch abbaubares Bindemittel ist dieses ausgewählt aus einer Gruppe enthaltend Stärke, Zellulosederivate, wie Carboxymethyl-Zellulose, Chitosan, glutenhaltige Bindemittel, wie Hautleim, Knochenleim, Lederleim; milchproteinhaltige Bindemittel, insbesondere aus der Gruppe der Kaseine, und pflanzenproteinhaltige Bindemittel, insbesondere aus der Gruppe der Sojabindemittel, Agar- Agar, Alginat, Gelantine, Guar gum, Gum arabic, Xanthan Gum, Pektine, Johannisbrotkernmehl, Polysaccharide, wie Carrageen, Lignin oder Rapstrester. Die Verwendung von Stärke und Sojamehl ist besonders bevorzugt.

In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist die als Bindemittel verwendete Stärke ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Kartoffelstärke, Maisstärke, Weizenstärke, Reisstärke. Stärke ist ein Polysaccharid mit der Formel (CeH Os)^ das aus a-D-Glucose-Einheiten besteht. Das Makromolekül zählt daher zu den Kohlenhydraten. Stärke kann unter Hitzeeinwirkung ein Vielfaches ihres Eigengewichtes an Wasser physikalisch binden, aufquellen und verkleistern. Beim Erhitzen mit Wasser quillt die Stärke bei 47-57 °C, die Schichten platzen, und bei 55-87 °C (Kartoffelstärke bei 62,5 °C, Weizenstärke bei 67,5 °C) entsteht Stärkekleister, welcher je nach der Stärkesorte verschiedenes Steifungsvermögen besitzt (Maisstärkekleister größeres als Weizenstärkekleister, dieser größeres als Kartoffelstärkekleister) und sich mehr oder weniger leicht unter Säuerung zersetzt.

Stärke ist sowohl in der nativen Form als auch in modifizierter (derivatisierter) Form als Bindemittel einsetzbar. So kann die mindestens eine Stärke in nativer oder modifizierter (derivatisierter) Form in der Holzfasermatte vorliegen. Bevorzugt wird als stärkehaltiges Bindemittel DuraBind der Firma Ecosynthetix verwendet.

Im Falle der Verwendung von modifizierter bzw. derivatisierter Stärke als Bindemittel kann diese ausgewählt sein aus einer Gruppe enthaltend kationische oder anionische Stärke, carboxylierte Stärke, carboxy-methylierte Stärke, sulfatierte Stärke, phosphorylierte Stärke, veretherte Stärke wie hydroxyalkylierte Stärke (z.B. hydroxyethylierte Stärke, hydroxypropylierte Stärke), oxidierte Stärke enthaltend Carboxyl- oder Dialdehydgruppen und hydrophobe Stärken wie Acetat-, Succinat-, Halb- oder Phosphatester.

Es ist auch generell vorstellbar eine Mischung einer natürlichen Stärke und einer derivatisierten Stärke oder von mehreren natürlichen Stärken und/oder mehreren derivatisierten Stärken zu verwenden.

Die Teilchengröße der Stärke liegt zwischen 20 bis 100 pm, bevorzugt zwischen 30 und 80 pm, insbesondere bevorzugt zwischen 40 und 60 pm, z.B. bei 50 pm.

In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens werden bei Verwendung von Stärke als zweite Bindemittelkomponente (zusätzlich zu dem bevorzugten Wellenlängenbereich der Isocyanathaltigen Komponente) spektrale Daten aus dem NIR-Spektralbereich zwischen 900 nm und 1800 nm, bevorzugt zwischen 1100 nm und 1650 nm, besonders bevorzugt zwischen 1300 nm und 1650 nm, gan besonders bevorzugt zwischen 1400 nm und 1550 nm verwendet. Im Folgenden werden zwei Arten von Holzwerkstoffplatten und deren Herstellungsverfahren beschrieben, in denen das erfindungsgemäße Messverfahren einsetzbar ist. Wie bereits erwähnt, werden mit dem vorliegenden Verfahren bevorzugt Holzstrands und Holzspäne, z.B. Recyclingspäne, als Holzpartikel verwendet. Holzstrands werden zur Herstellung von OSB und Holzspäne zur Herstellung von Holzspanplatten verwendet.

Die vorliegend verwendeten Holzstrands können eine Länge zwischen 50 bis 200 mm, bevorzugt 70 bis 180 mm, insbesondere bevorzugt 90 bis 150 mm; eine Breite zwischen 5 bis 50 mm, bevorzugt 10 bis 30 mm, insbesondere bevorzugt 15 bis 20 mm; und eine Dicke zwischen 0,1 und 2 mm, bevorzugt zwischen 0, 3 und 1 ,5 mm, insbesondere bevorzugt zwischen 0, 4 und 1 mm aufweisen. In einer Ausführungsform weisen die Holzstrands z.B. eine Länge zwischen 150 und 200 mm, eine Breite zwischen 15 und 20 mm, eine Dicke zwischen 0,5 und 1 mm und eine Feuchte von max. 50% auf.

Wie erwähnt, werden die Strands zur Herstellung von OSB verwendet. Die Herstellung der OSB erfolgt in einem mehrstufigen Prozess, wobei zunächst die Strands aus entrindetem Rundholz, bevorzugt Nadelhölzer, in Längsrichtung durch rotierende Messer abgeschält werden. Im sich anschließenden Trocknungsvorgang wird die natürliche Feuchtigkeit der Strands bei hohen Temperaturen reduziert. Der Feuchtigkeitsgrad der Strands kann je nach verwendeten Klebstoff variieren, wobei sich die Feuchtigkeit deutlich unter 10% bewegen sollte, um Spalter durch zu hohen Dampfdruck in der Platte beim späteren Verpressen zu vermeiden. In Abhängigkeit vom Klebstoff kann eine Benetzung auf eher feuchten Strands oder auf trockenen Strands günstiger sein.

Im Anschluss an die Trocknung der Strands werden diese in eine Beleimvorrichtung eingeführt, in welcher der Leim bzw. Klebstoff fein verteilt auf die Strands aufgebracht wird.

Eine für das vorliegende Verfahren verwendete Beleimungseinrichtung in Form eines Coils besteht aus einem rotierenden Zylinder und mindestens einem Versorgungsbalken für die Zufuhr von Klebstoff und Druckluft mit Sprühtellern, für deren Antrieb in Gehäusen angeordnete pneumatische Antriebsmotoren vorgesehen sind. Ein derartige Beleimungseinrichtung ist in der DE 10 2008 046 637 A1 beschreiben.

Ein geeigneter Trogmischer wird z.B. von der Firma Dieffenbacher vertrieben. Derartige Leimmischer sorgen durch ihr großes Kammervolumen und die optimale Verweilzeit des Materials für eine gleichmäßige Leimverteilung. Um ein optimales Beleimergebnis zu gewährleisten, wird der konstante Füllstand des Mischers durch eine Auslassklappe aufrechterhalten.

Nach der Beleimung werden die beleimten Strands in Streuapparaturen alternierend längs und quer zur Produktionsrichtung gestreut, so dass die Strands kreuzweise in mindestens drei Schichten angeordnet sind (untere Deckschicht - Mittelschicht - obere Deckschicht). Die Streurichtung von unterer und oberer Deckschicht ist dabei gleich, weichen jedoch von der Streurichtung der Mittelschicht ab. Auch unterscheiden sich die in der Deckschicht und Mittelschicht verwendeten Strands voneinander. So sind die in den Deckschichten verwendeten Strands flächig und die in der Mittelschicht verwendeten Strands weniger flächig bis hin zu spanförmig. Die Strands in der Mittelschicht können qualitativ schlechter sein, da die Biegefestigkeit im Wesentlichen durch die Deckschichten erzeugt wird. Deshalb kann auch Feingut, das beim Zerspanen entsteht, in der Mittelschicht von OSB-Platten verwendet werden. Im Anschluss an die Streuung der Strands erfolgt ein kontinuierliches Verpressen der selbigen unter hohem Druck und hoher Temperatur von z.B. 200 bis 250°C.

Geeigneterweise wird die NIR-Messung des vorliegenden Verfahrens zur Bestimmung der Menge und Verteilung des Bindemittels auf den Strands nach der letzten Streuvorrichtung durchgeführt, d.h. der NIR-Messkopf ist nach der letzten Streuvorrichtung angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass NIR-Messungen jeweils nach Streuen der Einzelschichten (d.h. untere Deckschicht-Mittelschicht-obere Deckschicht) erfolgen; d.h. jeweils ein NIR-Messkopf ist nach der ersten, zweiten und dritten Streuvorrichtung angeordnet.

Die mit hergestellten Grobspanplatten (OSB) weisen eine Querzugsfestigkeit von größer als 0,3 N/mm², bevorzugt von größer 0,4 N/mm², bevorzugt von größer 0,45 N/mm², insbesondere bevorzugt größer 0,5 N/mm² auf. Die Querzugsfestigkeit kann in einem Bereich zwischen 0,3 und 0,6 N/mm², bevorzugt zwischen 0,4 und 0,6 N/mm², insbesondere bevorzugt zwischen 0,45 und 0,55 N/mm² liegen.

Des Weiteren weisen Grobspanplatten (OSB) E-Module in Längsrichtung zwischen 3200 und 4000 MPa, bevorzugt zwischen 3400 und 3800 MPa und E-Module in Querrichtung zwischen 1400 und 1800 MPa, bevorzugt zwischen 1500 und 1600 MPa auf.

Die vorliegende OSB-Holzwerkstoffplatte kann eine Rohdichte zwischen 300 und 1000 kg/m³, bevorzugt zwischen 500 und 800 kg/m³, insbesondere bevorzugt zwischen 600 und 700 kg/m³ aufweisen. Die Dicke der vorliegenden OSB-Holzwerkstoffplatte kann zwischen 5 und 50 mm, bevorzugt zwischen 8 und 40 mm betragen, wobei insbesondere eine Dicke zwischen 8 und 30 mm bevorzugt ist.

Wie erwähnt, können auch beleimte Holzspäne, z.B. Recyclingspäne gewonnen aus Recyclingholz, mit dem vorliegenden Verfahren vermessen werden. Holzspäne werden in einem Zerspanungsprozess hergestellt und in feines und grobes Spanmaterial unterteilt, wobei die größeren Holzspäne bevorzugt in der Mittelschicht einer Spanplatte verwendet werden und die kleineren Holzspäne bevorzugt in den Deckschichten verwendet werden.

Nach dem Beleimen werden die beleimten Holzspäne auf ein Transportband unter Ausbildung eines Spankuchens aufgestreut. Im Falle der Holzspäne wird üblicherweise mit einer Windstreuung gearbeitet, wobei zunächst eine erste Deckschicht, gefolgt von der Mittelschicht und abschließend eine zweite Deckschicht gestreut wird.

Auch im Falle der Herstellung von Holzspanplatten erfolgt die NIR-Messung geeigneterweise nach der letzten Streuvorrichtung d.h. der NIR-Messkopf ist nach der letzten Streuvorrichtung angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass NIR-Messungen jeweils nach Streuen der Einzelschichten (d.h. untere Deckschicht-Mittelschicht-obere Deckschicht) erfolgen; d.h. jeweils ein NIR-Messkopf ist nach der ersten, zweiten und dritten Streuvorrichtung angeordnet

Der Spankuchen wird anschließend zunächst vorgepresst und anschließend bei Temperaturen zwischen 100°C und 250°C, bevorzugt 130°C und 220°C, insbesondere bei 200°C heiß verpresst.

In beiden Fällen (OSB, Holzspanplatten) sind die NIR-Messköpfe jeweils mit einem Steuerungssystem mit Auswerteeinheit und Datenbank zur Prozessierung und Speicherung der ermittelten NIR-Daten verbunden. Bei Abweichungen der gemessenen Ist-Werte von den Soll-Werten erfolgt eine automatische Anpassung durch die Anlagensteuerung bzw. - regelung. Grundsätzlich liefern alle in einer Produktionslinie verwendeten NIR-Messköpfe die von ihnen gemessenen Istwerte an die zentrale Steuer- und Auswerte-Einheit liefern, die bei Abweichung der gemessenen Ist-Werte z.B. eines einzigen der NIR-Messköpfe von den entsprechenden Sollvorgaben den Produktionsablauf entsprechend regelt oder vorausschauend steuert. Es wird somit ein Verfahren bereitgestellt, in welchem durch die Verwendung eines NIR- Messkopfes, die Menge und Verteilung eines auf Holzpartikel aufgetragenen Bindemittels aus einem einzigen NIR-Spektrum bzw. der Reflektion bzw. Streuung von NIR-Strahlung bestimmt werden kann, und zwar durch eine berührungslose Messung. Die mit dem Messkopf oder den Messköpfen ermittelten Daten werden in einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung direkt zur Anlagensteuerung oder -regelung verwendet.

Zudem wird in einer weiteren vorteilhaften Ausprägung der Erfindung durch die Speicherung der Daten eine Verbesserung der Qualitätskontrolle ermöglicht. Auch bei Anlagenversuchen können die gespeicherten Daten vorteilhaft einen Beitrag zur Auswertung liefern, z.B. Inbetriebnahme einer Anlage bei Neuinstallation oder nach einer Wartung oder Reparatur oder zu in-situ Testzwecken von neuen Produktions- oder Messverfahren. Durch das sofortige Vorliegen der Messwerte und der hohen Messfrequenz wird eine sehr enge Kontrolle bzw. Steuerung oder Regelung der Anlagen ermöglicht.

Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens sind vielfältig: Berührungslose Multiparameterbestimmung ("real time"- oder "Echtzeit"-Messung) mit deutlich reduzierter zeitlicher Verzögerung in der Auswertung der gemessenen Parameterwerte; verbesserte Anlagensteuerung bzw. -regelung, Verringerung des Ausschusses, Verbesserung der Qualität der auf der Anlage hergestellten Produkte, Kostenreduzierung und Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit.

Das Steuerungssystem der jeweiligen Fertigungsanlage umfasst mindestens eine computergestützte Auswerteeinheit (bzw. Prozessoreinheit) und eine Datenbank. In der Auswerteeinheit erfolgt der Abgleich bzw. Vergleich des für das Produkt (d.h. beschichtetes Trägermaterial) gemessenen NIR-Spektrums mit den für die jeweils einzelnen Parameter erstellten Kalibriermodellen. Die so bestimmten Parameterdaten werden in der Datenbank gespeichert.

Die mit dem vorliegenden spektroskopischen Verfahren bestimmten Daten können zur Steuerung der jeweiligen Fertigungslinie verwendet werden. Die berührungslos gemessenen Parameterwerte des NIR-Multimesskopfes ("Ist-Werte") können, wie zuvor bereits beschrieben, direkt und in "real time" für die Steuerung bzw. Regelung der betreffenden Anlage verwendet werden, indem beispielsweise die gemessenen und in der Datenbank, z.B. einer relationalen Datenbank, Ist-Werte gespeichert und mit dort vorhandenen Soll-Werten dieser Parameter verglichen werden. Die sich ergebenden Differenzen werden anschließend zur Steuerung bzw. Regelung der Produktionslinie verwendet.

Für den Abgleich und die Steuerung der jeweiligen Fertigungslinie wird ein computerimplementiertes Verfahren sowie ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen das computerimplementierte Verfahren auszuführen, bereitgestellt. Das Computerprogramm ist in einer Speichereinheit des Steuerungssystems der jeweiligen Fertigungslinie gespeichert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 NIR-Spektren aufgenommen von mit PMDI besprühten Holzstrands mit einer Nullprobe; und

Figur 2 A, B die Verteilung vom PMDI auf Holzstrands.

Ausführungsbeispiel 1 : Erstellung Kalibrationsmodell

In einer drehbar gelagerten T rommel wurde mit einer Sprühvorrichtung PMDI in verschiedenen Konzentrationen auf Deckschicht-Strands (1 , 3 und 5 Gew% auf Holz) aufgesprüht. Die Strands, die aus Kiefernholz hergestellt worden waren, waren nach der Trocknung aus einer industriellen Produktion entnommen worden. Während des Aufsprühens wurde die Trommel mit einer Kurbel händisch gedreht. Dies wurde für jede Konzentration fünfmal wiederholt.

Von den einzelnen Versuchen wurden Strands ( 5 Stück ) entnommen und mit Hilfe eines NIR- Messgerätes der Fa. Perkin Eimer NIR-Spektren aufgenommen. Dabei werden pro entnommenem Strand fünf Einzelspektren erstellt. Zu diesem Zweck wird der Strand unter dem Messkopf bewegt. Die Einzelspektren wurden dann zu einem gemittelten Spektrum vereinigt. Dann wurde mit Hilfe einer Software ein Kalibrationsmodell erarbeitet. Bei der Software handelt es sich um eine multivariate Datenanalyse.

Dafür werden NIR-Spektren zwischen 700 und 2500 nm aufgenommen. Insbesondere der Bereich zwischen 1350 und 2500 nm wird für die Erstellung des Kalibrationsmodells genutzt. Eine Nullprobe ohne PMDI wurde ebenfalls analysiert (siehe). Die im Diagramm der Figur 1 gezeigten NIR-Spektren zeigen eine gute Korrelation zwischen der Menge an aufgetragenen PMDI (0, 1 , 3, 5 Gew%) und der Messsignalstärke.

Ausführungsbeispiel 2: Bestimmung PMDI-Gehalt an Mittelschichtstrands

An einer OSB-Linie wurden nach der Beleimung in einem Trogmischer Mittelschicht-Strands entnommen und auf ihren PMDI-Gehalt geprüft. Der Sollwert sollte laut Rezeptierung bei 2,9 Gew% liegen. Bei den zehn entnommenen Proben wurden mit einem NIR-Messkopf Spektren erstellt und mit Hilfe des Kalibrationsmodells der PMDI-Gehalt bestimmt. Er lag zwischen 2,6 und 3,2 Gew%.

Ausführungsbeispiel 3: Bestimmung des PMDI-Gehalts bei Recyclingspänen

An einer OSB-Linie wurden in der Mittelschicht Recyclingspäne aus Recyclingholz verwendet. Diese Späne unterschieden sich farblich deutlich von den aus Waldholz hergestellten Deckschichtstrands. Sie waren zum Teil grau, bräunlich oder rötlich gefärbt. Diese Strands wurden im Trogmischer mit 3,5 Gew% PMDI beleimt. Es wurden Proben entnommen und diese mit dem NIR-Messkopf analysiert. Dabei wurden unterschiedlich gefärbte Proben erzeugt ( Aussortieren ).Trotz der Verfärbungen konnten Werte zwischen 3,1 und 3,6 Gew% bestimmt werden. Signifikante Ausreiser wurden nicht beobachtet.

Ausführungsbeispiel 4: Bestimmung PMDI-Gehalt von OSB-Strands an einer Produktionslinie zur Herstellung von OSB

Ein NIR-Messkopf wurde mittig über einer OSB-Linie kurz vor der Contipresse installiert. Während der Produktion wurden kontinuierlich NIR-Spektren der mit PMDI beleimten Strands aufgenommen. Es wurden acht Spektren pro Minute erstellt. Die Spektren wurden über eine Software als ein Mittelwert über eine bestimmte Anzahl von Spektren dargestellt. Der PMDI- Gehalt von 2,9 Gew% wurde im Mittel bestätigt. Dann wurde die Beleimung von 2,9 Gew% auf 3,5 Gew% angehoben. Diese Anhebung wurde mit Hilfe des NIR-Messkopfes nachvollzogen.

Mit Hilfe von unbeleimten Strands wurde eine ungleichmässige Beleimung simuliert. Während einer Produktion in der die Deckschichtstrands mit 2,9 Gew% PMDI beleimt waren, wurden in regelmässigen Zeitabständen unbeleimte Strands unmittelbar vor dem Messkopf auf den Strandkuchen geworfen. Es zeigte sich, dass der Mittelwert des Messsignals langsam absank und damit einen niedrigeren mittleren Leimanteil anzeigte. Zudem war auch eine stärkere Schwankung des Messsignals zu beobachten.

Die Schwankung des Messsignals in Abhängigkeit der Bindemittelverteilung auf den Holzpartikeln ist beispielhaft in den Figuren 2 A,B dargestellt.

So zeigt das Diagramm der Figur 2A eine schlechte Verteilung des Bindemittels. In dem Beispiel der Fig. 2A liegt die durchschnittlich gemessene Bindemittelmenge bei 2,8 Gew%. Die gemessenen Werte schwanken um diesen Mittelwert zwischen 35,7% (größte Abweichung nach unten bei 1 ,8 Gew%) und 39,3 % (größte Abweichung nach oben bei 3,9 Gew%).

Das Diagramm der Figur 2B zeigt hingegen eine gute Verteilung des Bindemittels. In dem Beispiel der Fig. 2B liegt die durchschnittlich gemessene Bindemittelmenge bei 3,1 Gew%. Die gemessenen Werte schwanken um diesen Mittelwert zwischen 19,3% (größte Abweichung nach unten bei 2,5 Gew%) und 25,8% (größte Abweichung nach oben bei 3,9 Gew%).

Die durch eine on-line Messung erhaltenen Daten können archiviert werden, um bei später auftretenden Problemen bei den Produkten nachvollziehen zu können, ob Regelabweichungen vorhanden waren. Natürlich kann auch in Kombination mit der Bestimmung der technologischen Werte eine Steuerung der Leimdosierung erfolgen. Von besonderem Interesse ist natürlich auch, der Vergleich unterschiedlicher Leime im Hinblick auf deren Leistungsfähigkeit. Durch die beschriebenen Analysen kann die Produktionslinie im Hinblick auf Kosten und Produktivität besser optimiert werden.

Es ergeben sich Vorteile:

In-Line Analyse

Bessere Prozessoptimierung möglich

- Analyse der Leimverteilung Einfachere Fehleranalyse

- Kostenreduzierung Ausführungsbeispiel 5: Bestimmung PMDI-Gehalt in einer Mischung mit Stärke an Mittelschichtstrands

An einer OSB-Linie wurden nach der Beleimung mit einer Bindemittelmischung aus PMDI und Stärke im Verhältnis von 9:1 in einem Trogmischer Mittelschicht-Strands entnommen und auf ihren PMDI-Gehalt geprüft. Der Sollwert für PMDI sollte laut Rezeptierung bei 2,5 Gew% liegen. Bei den zehn entnommenen Proben wurden mit einem NIR-Messkopf Spektren erstellt und mit Hilfe des Kalibrationsmodells der PMDI-Gehalt bestimmt. Er lag zwischen 2,2 und 2,8 Gew%.

Claims

Patentansprüche

1. Messverfahren zur online Bestimmung einer auf Holzpartikel aufgetragenen Menge eines formaldehydfreien Bindemittels in einer Produktionsanlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, umfassend die Schritte

- Aufbringen von mindestens einem formaldehydfreien Bindemittel in jeweils unterschiedlichen quantitativ definierten Mengen auf jeweilige Proben aus Holzpartikeln als Referenzproben und Aufstreuen der Referenzproben auf ein Transportband;

- Aufnahme von mindestens einem NIR-Spektrum jeder der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben unter Verwendung von mindestens einem NIR-Messkopf in einem Wellenlängenbereich zwischen 1000 nm und 2500 nm, bevorzugt zwischen 1350 nm und 2500 nm, insbesondere bevorzugt zwischen 1800 nm und 2500 nm, ganz besonders bevorzugt zwischen 2000 und 2200 nm,

- Zuordnung der unterschiedlichen quantitativen Mengen an formaldehydfreien Bindemittel der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben zu den aufgenommenen NIR-Spektren der genannten Referenzproben; und

- Erstellung eines Kalibriermodells für den Zusammenhang zwischen den spektralen Daten der NIR-Spektren und den dazugehörigen quantitativen Mengen an formaldehydfreien Bindemittel der auf das Transportband aufgestreuten Referenzproben mittels einer multivariaten Datenanalyse;

- Aufbringen von mindestens einem formaldehydfreien Bindemittel auf Holzpartikel und Aufstreuen der mit dem formaldehydfreien Bindemittel versehenen Holzpartikel auf ein Transportband,

- Aufnehmen von mindestens einem NIR-Spektrum der mit dem formaldehydfreien Bindemittel versehenen und auf das Transportband aufgestreuten Holzpartikel unter Verwendung des mindestens einen NIR-Messkopfes in einem Wellenlängenbereich zwischen 1000 nm und 2500 nm, bevorzugt zwischen 1350 nm und 2500 nm; insbesondere bevorzugt zwischen 1800 nm und 2500 nm, ganz besonders bevorzugt zwischen 2000 und 2200 nm, und

- Bestimmen der quantitativen Menge des auf die Holzpartikel aufgebrachten formaldehydfreien Bindemittels durch Vergleich des für die mit dem Bindemittel versehenen Holzpartikel aufgenommenen NIR-Spektrums mit dem erstellten Kalibriermodell, wobei die Menge an auf die Holzpartikel aufgetragenem formaldehydfreien Bindemittel zwischen 0,5 und 5,0 Gew% beträgt,

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einer Produktionsanlage mit einer Anlagengeschwindigkeit zwischen 200 und 500 mm/sec, bevorzugt zwischen 300 und 400 mm/sec durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine NIR-Messkopf sich quer zur Laufrichtung des mit den beleimten Holzpartikeln bestreuten Transportbandes bewegt und über die gesamte Breite des Transportbandes traversiert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine NIR-Messkopf mehrere Spektren pro Minute, bevorzugt bis zu acht Spektren pro Minute aufnimmt, aus denen ein Mittelwert über die Anzahl der aufgenommenen Spektren gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mittels NIR-Spektroskopie bestimmte Bindemittelmenge in Bezug zu den technologischen Werten, bevorzugt Querzugsfestigkeit, einer nach Verpressen der beleimten Holzpartikel hergestellten Holzwerkstoffplatte gesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der aufgebrachten Menge an Bindemittel spektrale Daten aus dem gesamten aufgenommenen Spektralbereich verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das formaldehydfreie Bindemittel ein Isocyanat-haltiges Bindemittel, bevorzugt auf der Basis von aromatischen Polyisocyanaten, insbesondere Polydiphenylmethandiisocyanat (PMDI), Toluylendiisocyanat (TDI) und/oder Diphenylmethandiisocyanat (MDI) vorliegt, wobei PMDI besonders bevorzugt ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das formaldehydfreie Bindemittel mindestens zwei Komponenten umfasst, wobei eine Komponente ein biologisch abbaubares Bindemittel ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das formaldehydfreie Bindemittel ein Isocyanathaltiges Bindemittel und ein biologisch abbaubares Bindemittel umfasst.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das biologisch abbaubare Bindemittel ausgewählt ist aus einer Gruppe enthaltend Stärke, Zellulosederivate, wie Carboxymethyl-Zellulose, Chitosan, glutenhaltige Bindemittel, wie Hautleim, Knochenleim, Lederleim; milchproteinhaltige Bindemittel, insbesondere aus der Gruppe der Kaseine, und pflanzenproteinhaltige Bindemittel, insbesondere aus der Gruppe der Sojabindemittel, Agar-Agar, Alginat, Gelantine, Guar gum, Gum arabic, Xanthan Gum, Pektine, Johannisbrotkernmehl, Polysaccharide, wie Carrageen, Lignin oder Rapstrester, wobei Stärke und Sojamehl besonders bevorzugt sind.

11 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an auf die Holzpartikel aufgetragenem formaldehydfreien Bindemittel zwischen 1 ,0 und 5,0 Gew%, bevorzugt zwischen 1 ,5 und 4,0 Gew%, insbesondere bevorzugt zwischen 2,0 und 3,5 Gew%, ganz besonders bevorzugt zwischen 2,5 und 3,0 Gew%, noch mehr bevorzugt zwischen 2,5 und 2,9 Gew%bezogen auf die Holzpartikel beträgt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Holzpartikel Holzstrands und Holzspäne verwendet werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Holzpartikel Holzstrands mit einer Länge zwischen 50 bis 200 mm, bevorzugt 70 bis 180 mm, insbesondere bevorzugt 90 bis 150 mm; einer Breite zwischen 5 bis 50 mm, bevorzugt 10 bis 30 mm, insbesondere bevorzugt 15 bis 20 mm; und einer Dicke zwischen 0,1 und 2 mm, bevorzugt zwischen 0, 3 und 1 ,5 mm, insbesondere bevorzugt zwischen 0, 4 und 1 mm verwendet werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen NIR-Spektren zur Bestimmung der Verteilung des formaldehydfreien Bindemittels auf den Holzpartikeln verwendet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung des formaldehydfreien Bindemittels auf den Holzstrands bestimmt wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen NIR-Spektren zur Analyse von weiteren Parametern der Holzpartikel, insbesondere Größenverteilung der Holzpartikel, Feuchtegehalt der Holzpartikel, verwendet werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der auf die Holzpartikel aufgebrachten Menge an Bindemittel in der Fertigungslinie nach dem Verlassen einer Vorrichtung zum Streuen der Holzpartikel erfolgt.