PL206764B1

PL206764B1 - Sposób i urządzenie do zwilżania włókien drzewnych płynnym środkiem wiążącym oraz sposób wytwarzania płyty pilśniowej i płyta pilśniowa

Info

Publication number: PL206764B1
Application number: PL368277A
Authority: PL
Inventors: Walter Schiegl; Holger Reinecke; Michael Himmelreich; Hans-Dieter Kehrmann
Original assignee: Fritz Egger Gmbh & Co
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2010-09-30
Also published as: EP1441884B1; WO2003037582A1; US7588832B2; RU2288094C2; CZ301590B6; BR0213827B1; PT1441884E; DE10153593A1; PL368277A1; US20050064169A1; RU2004116690A; CA2464948A1; CN100345671C; ES2264739T3; BR0213827A; CZ2004555A3; BG108701A; CN1596177A; DE10153593B4; EP1441884A1

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 206764 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 368277 (51) Int.Cl.

(22) Data zgłoszenia: 04.11.2002 B27N 1/02 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

04.11.2002, PCT/EP02/012286 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

08.05.2003,WO03/037582 Opis patentowy przedrukowano ze względu na zauważone błędy

Sposób i urządzenie do zwilżania włókien drzewnych płynnym środkiem wiążącym oraz sposób wytwarzania płyty pilśniowej i płyta pilśniowa

	(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo:	FRITZ EGGER GmbH & Co., Unterradlberg, AT
02.11.2001, DE, 10153593.7	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 21.03.2005 BUP 06/05	WALTER SCHIEGL, St. Johann in Tirol, AT HOLGER REINECKE, Dortmund, DE MATTHIAS HIMMELREICH, Paderborn, DE HANS-DIETER KEHRMANN, Sprockhovel, DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.09.2010 WUP 09/10	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Irena Tylińska

PL 206 764 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do zwilżania włókien drzewnych płynnym środkiem wiążącym, zwłaszcza do sklejania na sucho włókien drzewnych. Przedmiotem wynalazku jest ponadto sposób wytwarzania płyty pilśniowej oraz sama płyta pilśniowa.

Ogólnie rzecz biorąc, wynalazek dotyczy nakładania płynu na cząstki substancji stałej w strumieniu powietrza transportowego.

Wytwarzanie płyt pilśniowych, na przykład płyt pilśniowych o średniej gęstości (MDF), płyt pilśniowych o dużej gęstości (HDF) i płyt pilśniowych o bardzo małej gęstości (LDF) metodą suchą jest znane. Kawałki drewna roztwarza się w warniku pod działaniem ciśnienia i temperatury w atmosferze pary nasyconej. Zmiękczone w ten sposób kawałki drewna przechodzą do młyna stożkowego, w którym następuje ich mechaniczne rozwłóknienie na drobne włókna drzewne.

Przewód rurowy, zwany rurą nadmuchową (blowline), prowadzi mieszaninę pary, wody i włókien z młyna stożkowego do suszarki. W rurze nadmuchowej włókna mają bardzo dużą prędkość w przedziale od 30 do 100 m/s. Gwałtowny spadek ciśnienia przy wyjściu mieszaniny pary wodnej, wody i włókien z rury nadmuchowej do suszarki wspomaga rozdzielanie włókien. Aglomeraty włókien można tak rozdzielić, że następujące potem suszenie w rurowej suszarce pneumatycznej doprowadza je efektywnie w ciągu kilku sekund do wilgotności około 10% w odniesieniu do masy suchej.

Cyklony oddzielają wysuszone włókna od strumienia powietrza, po czym za pomocą urządzeń transportowych doprowadza się je do klasyfikatora pneumatycznego celem oddzielenia od bryłek kleju, aglomeratów włókien lub transportowanych wraz z nimi substancji obcych, które odrywają się od wewnętrznej ścianki rurowej suszarki strumieniowej i/lub cyklonu. Tak obrobiony, wysuszony materiał włóknisty dochodzi do odcinka formowania, gdzie formuje się placek włóknisty o niewielkiej gęstości (20 do 30 kg/m³). Pod działaniem ciśnienia i temperatury w prasie formuje się płytę, która może mieć grubość od 2 do 50 mm i gęstość pomiędzy 60 i 1000 kg/m³.

Opisana powyżej, znana ze stanu techniki, technologia wytwarzania przewiduje doprowadzanie środka wiążącego do mieszaniny wody i włókien drzewnych w rurze nadmuchowej, zatem na drodze włókien pomiędzy wyjściem młyna stożkowego i wejściem suszarki. Środek wiążący jest przy tym od chwili doprowadzenia do włókien poddawany przez pewien czas działaniu wysokiej temperatury, dużo wyższej niż 100°C. Jest to o tyle istotne, że środek wiążący ma być doprowadzony w prasie do utwardzenia pod działaniem temperatury. Typowe środki wiążące stanowią żywice kondensacyjne, jak aminoplasty (żywica mocznikowo-formaldehydowa (UF), żywica melaminowo-formaldehydowa (MUF) lub ich mieszaniny) i/lub izocyjaniany (na przykład PMDI). Reaktywność tych żywic musi być na tyle dostosowana do podwyższonych wymagań temperaturowych w trakcie klejenia i suszenia, aby reagowały one z dużą bezwładnością. To z kolei znajduje odzwierciedlenie w szybkości utwardzania.

Jeżeli porówna się współczynnik prasowania (czas przebywania płyty w prasie, podawany w sekundach na milimetr grubości płyty), wówczas dla płyty MDF leży on w przedziale od 8 do 12 s/mm, zaś dla płyty wiórowej o porównywalnej gęstości i takiej samej grubości wynosi około 4 s/mm. Dlatego też prasa do płyt o takiej samej wielkości dla płyt wiórowych ma wydajność o około 50% wyższą niż dla płyt MDF. Ponadto wysoki współczynnik prasowania dla MDF zależy także od innych parametrów, jak na przykład nagrzanie na wskroś, transport pary z zewnątrz do środka płyty, odparowywanie na zakończenie prasowania. Istotnym czynnikiem jest jednak opóźniona reaktywność środka wiążącego.

Próby przyspieszenia, na przykład przy użyciu utwardzaczy lub innego sposobu wytwarzania żywic, nie przyniosły dotychczas pozytywnego rezultatu, ponieważ związane z tym wstępne utwardzenie w suszarce nie przyniosło poprawy mechanicznych własności płyty lub zmniejszenia współczynnika prasowania i/lub zmniejszenia wymaganej ilości kleju.

Ponadto środek wiążący w rurze nadmuchowej podlega działaniu wody, co stanowi ograniczenie w odniesieniu do możliwości stosowania środków wiążących. Różne środki wiążące, które nadają się do wytwarzania płyt wiórowych, nie nadają się bowiem w ogóle lub tylko w ograniczonym stopniu do kontaktu z wodą. Dotyczy to zwłaszcza izocyjanianów. Wprawdzie stosuje się tak zwane izocyjaniany kapsułkowe, które w zasadzie nadają się do klejenia w rurze nadmuchowej, jednak przy ich użyciu nie można pracować bez zakłóceń w dłuższym czasie. Z reguły rura nadmuchową zarasta izocyjanianem reagującym z wodą, w związku z czym urządzenie trzeba odstawić do czyszczenia.

Woda znajdująca się w rurze nadmuchowej ma niską wartość pH, która wynika z uprzedniego gotowania ścinków drzewnych. Aminoplasty, jak na przykład żywice mocznikowo-formaldehydowe

PL 206 764 B1 i żywice melaminowo-formaldehydowe są utwardzane w środowisku kwaśnym, w związku z czym już w rurze nadmuchowej może dojść do wstę pnego utwardzenia.

Celem wynalazku jest rozwiązanie problemu technicznego, polegającego na polepszeniu zwilżania włókien drzewnych środkiem wiążącym.

Zgodny z wynalazkiem sposób zwilżania włókien drzewnych płynnym środkiem wiążącym, charakteryzuje się tym, że włókna drzewne doprowadza się za pomocą strumienia powietrza transportowego do rury prowadzącej, w rurze prowadzącej wytwarza się strumień powietrza nośnego, następnie włókna drzewne, doprowadzane za pomocą strumienia powietrza transportowego do strumienia powietrza nośnego, niesie się w rurze prowadzącej, środek wiążący doprowadza się od zewnątrz i rozprowadza się w rurze prowadzącej, zaś włókna drzewne zwilża się co najmniej częściowo rozprowadzonym płynnym środkiem wiążącym.

Ponieważ strumień powietrza nośnego służy wyłącznie do niesienia włókien drzewnych, jego parametry w postaci temperatury, ciśnienia i wilgotności można regulować odpowiednio do optymalnego zwilżania włókien drzewnych, zwłaszcza dopasowując je do własności płynnego środka wiążącego. Ma to tę zaletę, że pozwala bardziej efektywnie ustalić dokładną ilość płynnego środka wiążącego, dodawanego do włókien drzewnych. Może to się odbywać zwłaszcza w odniesieniu do własności płynnego środka wiążącego, co z kolei umożliwia zmniejszenie wagowego udziału środka wiążącego w odniesieniu do włókien drzewnych w porównaniu do dotychczasowych sposobów.

Korzystnie, włókna drzewne w rurze prowadzącej unosi się w zasadzie pionowo do góry, co powoduje redukcję lub w ogóle zapobiega narastaniu osadów na bocznych ściankach rury prowadzącej.

Korzystnie, do strumienia powietrza nośnego dodaje się dodatek w postaci płynu lub w postaci zdyspergowanej w płynie substancji stałej i włókna drzewne zwilża się co najmniej częściowo dodatkiem, dodatkowo poza płynnym środkiem wiążącym. Upraszcza to dodawanie takich substancji, jak barwniki, utwardzacze lub środki do zwiększenia ognioodporności.

Opisany powyżej sposób można zastosować w sposobie wytwarzania płyty pilśniowej.

Zgodny z wynalazkiem wytwarzania płyty pilśniowej, zwłaszcza płyty pilśniowej o średniej gęstości (MDF), płyty pilśniowej o dużej gęstości (HDF) lub płyty pilśniowej o małej gęstości (LDF), składającej się co najmniej z udziału włókien drzewnych i udziału środka wiążącego, w którym drewno roztwarza się w warniku pod działaniem temperatury i ciśnienia, roztworzone drewno rozwłóknia się mechanicznie, tak powstałą mieszaninę wody, pary wodnej i włókien drzewnych doprowadza się za pomocą rury nadmuchowej do suszarki, i w którym w suszarce włókna drzewne co najmniej częściowo rozdziela się i suszy, charakteryzuje się tym, że wysuszone włókna drzewne doprowadza się za pomocą strumienia powietrza transportowego do rury prowadzącej, w rurze prowadzącej wytwarza się strumień powietrza nośnego, następnie włókna drzewne, doprowadzane za pomocą strumienia powietrza transportowego do strumienia powietrza nośnego, niesie się w rurze prowadzącej, środek wiążący doprowadza się od zewnątrz i rozprowadza się w rurze prowadzącej, zaś włókna drzewne zwilża się co najmniej częściowo rozprowadzonym płynnym środkiem wiążącym, zwilżone co najmniej częściowo płynnym środkiem wiążącym włókna drzewne doprowadza się do odcinka formowania celem wykonania placka, z którego za pomocą prasy wytwarza się płytę pilśniową.

Korzystnie, włókna drzewne przenosi się w rurze prowadzącej, zwłaszcza pionowo do góry.

Korzystnie, do strumienia powietrza nośnego dodaje się dodatek w postaci płynu lub w postaci zdyspergowanej w płynie substancji stałej i włókna drzewne zwilża się co najmniej częściowo dodatkiem.

Najpierw w typowy sposób drewno roztwarza się w warniku pod działaniem temperatury i ciśnienia. Roztworzone drewno rozwłóknia się mechanicznie i tak powstałą mieszaninę wody, pary wodnej i włókien drzewnych doprowadza się za pomocą rury nadmuchowej do suszarki. W suszarce włókna drzewne co najmniej częściowo rozdziela się i suszy.

Wytworzone w ten sposób, rozdzielone i wysuszone włókna drzewne zwilża się wówczas co najmniej częściowo płynnym środkiem wiążącym za pomocą opisanego powyżej sposobu (klejenie na sucho).

Następnie zwilżone co najmniej częściowo płynnym środkiem wiążącym włókna drzewne doprowadza się do odcinka formowania celem wykonania placka włóknistego, z którego za pomocą prasy wytwarza się płytę pilśniową.

Zastosowanie sposobu według wynalazku do zwilżania włókien drzewnych płynnym środkiem wiążącym w oddzielnym etapie po rozdzieleniu i wysuszeniu włókien stwarza możliwość celowego

PL 206 764 B1 zwilżania włókien drzewnych środkiem wiążącym, a także innymi dodatkami. W ten sposób można osiągnąć poprawę własności wytwarzanej płyty pilśniowej.

Sposób nie stawia w zasadzie żadnych specjalnych wymagań co do poprzedzających go lub następujących po nim procesów produkcyjnych. Można go zatem stosować do każdego rodzaju nakładania płynu na włókna lub na rozdrobniony materiał, nadający się do transportu przy użyciu strumienia powietrza. Uprzednie suszenie materiału jest podobnie w niewielkim stopniu wymagane, jak dalsza obróbka, na przykład formowanie płyt po nałożeniu płynu. Sposób nadaje się zatem na przykład do nakładania środka wiążącego na włókna mineralne (wyroby izolacyjne z wełny mineralnej), na włókna szklane (wyroby izolacyjne z włókien szklanych) lub na każdy rodzaj włókien naturalnych (kokos, juta, konopie, sizal) celem wytwarzania tworzyw izolacyjnych, kształtek włóknistych lub temu podobnych, lub też na każdy rodzaj włókien syntetycznych. Płynem można również zwilżać rozdrobniony materiał, na przykład pył drzewny, pył z materiałów zawierających minerały (piaski, piasek kwarcowy, pył marmurowy, korund) lub temu podobne.

Sposób może wobec tego stanowić zarówno odrębny proces nakładania płynu na materiał, nadający się do transportu przy użyciu strumienia powietrza, jak też może być włączony w proces produkcyjny.

Zgodnie z kolejnym aspektem wynalazku, urządzenie do zwilżania włókien drzewnych płynnym środkiem wiążącym, charakteryzuje się tym, że zawiera rurę transportową do transportu włókien drzewnych, dmuchawę do wytwarzania strumienia powietrza transportującego, połączoną z rurą transportową rurę prowadzącą, dmuchawę do wytwarzania strumienia powietrza nośnego w rurze prowadzącej i środki do doprowadzania płynnego środka wiążącego do rury prowadzącej.

Korzystnie, rura prowadząca ma postać rury wznośnej, w szczególności w zasadzie ustawionej pionowo.

Korzystnie, skierowany do rury prowadzącej otwór rury transportowej ma postać dyszy.

Korzystnie, średnica D1 rury prowadzącej jest co najmniej dwukrotnie większa niż średnica D2 otworu rury transportowej.

Korzystnie, stosunek średnic D₁:D₂ leży pomiędzy 3:1 i 7:1, zwłaszcza pomiędzy 4:1 i 6:1, korzystnie wynosi 5:1.

Zgodnie z wynalazkiem, w kierunku przepływu przed otworem rury transportowej umieszczone jest urządzenie grzejne do nagrzewania strumienia powietrza nośnego.

Zgodnie dalej z wynalazkiem, urządzenie zawiera urządzenie do regulowania wilgotności strumienia powietrza nośnego.

Zgodnie z dalszą cechą wynalazku, w strumieniu powietrza nośnego umieszczone są elementy kierujące do regulacji rozkładu prędkości przepływu.

Korzystnie, środki do doprowadzania płynnego środka wiążącego, zwłaszcza rozciągająca się co najmniej częściowo wewnątrz rury prowadzącej lanca dyszowa, zawiera co najmniej jedną dyszę, korzystnie pewną liczbę dysz.

Korzystnie dalej, co najmniej jedna dysza wytwarza mgłę płynu.

Korzystnie również, urządzenie zawiera urządzenie do wytwarzania różnicy potencjałów elektrycznych pomiędzy włóknami drzewnymi i kropelkami płynu.

Korzystnie przy tym, urządzenie zawiera ustawiony równolegle do rury prowadzącej przewód obejściowy z klapą regulacyjną do regulacji ilości powietrza, płynącej przez rurę prowadzącą.

Przy tym korzystnie, środki do doprowadzania płynnego środka wiążącego i środki do doprowadzania płynów albo dodatków są umieszczone wewnątrz rury prowadzącej jeden za drugim w kierunku przepływu.

Korzystnie wreszcie, środki do doprowadzania płynnego środka wiążącego i środki do doprowadzania płynów albo dodatków są umieszczone wewnątrz rury prowadzącej w kierunku przepływu w tej samej płaszczyźnie dyszowej.

Wynalazek dotyczy także płyty pilśniowej, zwłaszcza płyty pilśniowej o średniej gęstości (MDF), płyta pilśniowa o dużej gęstości (HDF) lub płyta pilśniowa o małej gęstości (LDF), składająca się, co najmniej z udziału włókien drzewnych i udziału środka wiążącego, charakteryzującej się tym, że udział środka wiążącego w przypadku aminoplastów jest mniejszy niż 12% wagowych względnie w przypadku izocyjanianu jest mniejszy niż 5% wagowych w odniesieniu do suchej masy udziału włókien.

Korzystnie, udział środka wiążącego w przypadku aminoplastów jest mniejszy niż 10% wagowych względnie w przypadku izocyjanianu jest mniejszy niż 4% wagowych w odniesieniu do suchej masy udziału włókien.

PL 206 764 B1

Korzystnie, udział środka wiążącego w przypadku aminoplastów jest mniejszy niż 8% wagowych względnie w przypadku izocyjanianu jest mniejszy niż 5% wagowych w odniesieniu do suchej masy udziału włókien.

Korzystnie wreszcie, środek wiążący stanowi aminoplast, jak żywica mocznikowo-formaldehydowa (UF), żywica melaminowo-mocznikowo-formaldehydowa (MUF) lub izocyjanian (PMDI).

Powyższe cechy pozwalają wytwarzać płytę pilśniową przy mniejszym udziale środka wiążącego niż dotychczas, co poza obniżeniem kosztów wytwarzania przynosi także zalety w odniesieniu do środowiska.

Poza wymienionymi, można również stosować inne środki wiążące, które nadają się do wytwarzania płyty pilśniowej.

Wynalazek w przykładach wykonania został bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia schemat sposobu wytwarzania płyty wiórowej, fig. 2 - pierwszy przykład wykonania urządzenia do zwilżania cząstek substancji stałej, zwłaszcza włókien drzewnych, płynem, zwłaszcza płynnym środkiem wiążącym, fig. 3 - drugi przykład wykonania urządzenia do zwilżania cząstek substancji stałej, zwłaszcza włókien drzewnych, płynem, zwłaszcza płynnym środkiem wiążącym, zaś fig. 4 - dwa układy środków do doprowadzania płynu, zwłaszcza płynnego środka wiążącego.

Na fig. 1 ukazany jest schemat, w jaki sposób na przykład urządzenie do zwilżania włókien drzewnych można wbudować w znany proces produkcyjny wytwarzania płyt pilśniowych metodą suchą. Suszenie włókien w rurowej suszarce strumieniowej 1 odbywa się w znany sposób i powoduje osiągnięcie wymaganej dla procesu produkcyjnego wilgotności, wynoszącej przykładowo 10% w odniesieniu do suchej masy. Przed suszeniem można już część środka wiążącego i dodatków nanieść w znany sposób na włókna w rurze nadmuchowej. Pod pojęciem dodatków należy rozumieć woski i parafiny do polepszania pęcznienia, środki do poprawy odporności na szkodniki biologiczne, środki barwiące do indywidualnego barwienia gotowej płyty lub inne płynne, stałe i pastowate składniki.

Można jednak całkowicie zrezygnować z nakładania środków wiążących i dodatków w znany sposób, nakładając całą ilość środka wiążącego i dodatków na włókna metodą według wynalazku. Wymagana wilgotność, jaką mają mieć włókna po przejściu przez suszarkę 1, może się różnić od typowej wilgotności (około 5 do 15%). W trakcie obróbki włókien drzewnych sposobem według wynalazku istnieje możliwość idealnego dopasowania wilgotności włókien do dalszego procesu wytwarzania płyt.

Po przejściu przez suszarkę 1 włókna przechodzą w celu oddzielenie powietrza suszącego do cyklonu 2. Dmuchawa 3 przejmuje tutaj włókna i transportuje je do, z reguły pionowej, rury wznośnej 5, do której wprowadza się dodatkowo powietrze transportowe z dmuchawy 4. W rurze wznośnej 5, za pomocą dużej liczby dysz w strefie mgłowej 6, odbywa się zwilżanie włókien środkiem wiążącym i innymi składnikami, na przykład dodatkami. Zwilżone włókna przechodzą wówczas do cyklonu 7 i zgrubnego oddzielacza 8 (klasyfikatora pneumatycznego), po czym poddawane są zwykłej dalszej obróbce, jak formowanie placka włóknistego i prasowanie w celu uformowania płyty.

Na fig. 2 ukazany jest przykład wykonania instalacji do przeprowadzania sposobu według wynalazku. Zwilżany materiał 10 przeprowadza się za pomocą urządzenia transportowego 11 do przewodu rurowego 16. Strumień masowy materiału 10 może być wyznaczany za pomocą przyrządu ważącego 13. Dmuchawa 14 transportuje materiał 10, zmieszany z dodatkowym powietrzem transportowym 15, przez przewód transportowy 16 do, z reguły pionowej, rury wznośnej 17. Ilość powietrza transportowego 15 powinna być na tyle duża, aby zapewnić niezakłócony transport materiału 10 do rury wznośnej 17. Zadaniem dmuchawy 14 jest ponadto rozbicie ewentualnych aglomeratów materiału. Na końcu przewodu transportowego 16 może znajdować się dysza 18, służąca do jednorodnego rozprowadzania materiału 10 na powierzchni przekroju rury wznośnej 17. Celem lepszego wywiązania się z tego zadania dysza 18 może być zaopatrzona w specjalnie wbudowane elementy 19 do prowadzenia strumienia materia łu.

Prędkość transportu materiału 10 w przewodzie transportowym 16 wynosi - aby zapobiec narastaniu osadów - około 20 m/s i więcej. Dmuchawa powietrzna 20 doprowadza do rury wznośnej 17 powietrze 23 w ilości wystarczającej do transportu materiału 10. Pod pojęciem powietrza nie należy jednak rozumieć wyłącznie powietrza w sensie powietrza z otoczenia, lecz dowolny rodzaj gazów i ich mieszanin. Powietrze 23, jeżeli istnieje taka potrzeba, może być nagrzewane grzejnikiem drabinkowym 41. Również wilgotność powietrza 23 można doprowadzać do żądanego przedziału wartości za pomocą urządzeń do jej regulacji. Urządzenia 40 mogą mieć postać na przykład wodnego układu dyszowego lub urządzenia do iniekcji pary, jeżeli trzeba zwiększyć bezwzględną wilgotność powietrza.

PL 206 764 B1

Celem obniżenia bezwzględnej wilgotności powietrza można zastosować urządzenia chłodzące do kondensacji pary wodnej. Urządzenie 40 można oczywiście umieścić także za grzejnikiem drabinkowym 41.

Powietrze 23, które doprowadza się do dmuchawy 20, może być powietrzem z otoczenia lub pochodzić z innego procesu, na przykład z procesu spalania, powietrze odlotowe z turbiny gazowej lub powietrze odlotowe z innego procesu produkcyjnego. Można również zastosować mieszaninę różnych strumieni powietrza odlotowego. W każdym jednak przypadku należy spełnić warunek, aby ewentualne gazowe, parowe lub stałe zanieczyszczenia nie zakłócały działania urządzenia według wynalazku. W szczególności zakłócenia mogą być spowodowane przez stałe i parowe zanieczyszczenia, które wykazują skłonność do zapiekania na wewnętrznych ściankach całego urządzenia, zwłaszcza zaś w dmuchawie powietrznej 20.

Powietrze 23, pochodzące z dmuchawy powietrznej 20, doprowadzane jest przez przewód powietrzny 21 do rury wznośnej 17. Wbudowane elementy 22 mają zapewniać rozprowadzanie powietrza 23 na powierzchni przekroju rury wznośnej 17, aby uzyskać profil przepływu, korzystny dla realizacji sposobu. Profil ten może być jednorodny lub wykazywać silne różnice pomiędzy obszarem krawędzi i rdzenia. Rozkład strumienia nie musi być jednorodny. Może się okazać potrzebne dopasowanie rozkładu także do urządzeń, znajdujących się w kierunku przepływu za wbudowanymi elementami 22, na przykład dyszy 18 i wbudowanych elementów 19.

Wbudowane elementy 22 do prowadzenia strumienia powietrza można także umieścić w innych miejscach, na przykład w rurze wznośnej 17. Jednak w obszarach, w których już znajduje się płyn i/lub materiał, należy uwzględnić możliwość zanieczyszczenia i/lub zużycia wbudowanych elementów 22, co może zakłócić działanie urządzenia według wynalazku.

W rurze wznośnej 17 powietrze 23 miesza się z materiałem 10 i powietrzem transportowym 15. Prędkość w rurze wznośnej 17 dobiera się w zależności od aerodynamicznych własności materiału tak, by z jednej strony możliwy był transport materiału 10, z drugiej zaś by mogły opadać aglomeraty materiału. Do odprowadzania tych aglomeratów zastosowane są urządzenia 24. Odprowadzone aglomeraty 25 można, zależnie od własności strumienia materiału 10, doprowadzać do urządzenia transportowego 11, w razie potrzeby rozbijanie aglomeratów 25 odbywa się w urządzeniu uzdatniającym 26.

Urządzenie 24 jest tutaj przedstawione w postaci zbieżnego ku dołowi stożka zbiorczego, możliwa jest jednak każda inna postać wykonania, na przykład przenośnik taśmowy w dolnej części rury wznośnej 17 lub ślimak odprowadzający.

Pozbawiona aglomeratów mieszanina materiału 10, powietrza transportowego 15 i powietrza nośnego 23 płynie w rurze wznośnej 17 dalej do jednostki 27 zwilżania płynem. Jednostka ta składa się z dużej liczby dysz 28, które rozprowadzają płyn 30 w postaci silnie rozproszonej mgły 29 na powierzchni przekroju rury wznośnej 17. W tym celu pompa 31 tłoczy płyn 30 ze zbiornika 32 do dysz 28.

Jako dysze 28 korzystne okazały się dysze wysokociśnieniowe, pracujące bez udziału powietrza. Można jednak również zastosować urządzenia rozpylające, pracujące na wszelkich innych zasadach, na przykład powietrzne dysze rozpylające lub rozpylacze rotacyjne. Dysze wysokociśnieniowe, pracujące bez udziału powietrza, i rozpylacze rotacyjne nie wymagają dodatkowego medium, na przykład powietrza, do wytworzenia wymaganej mgły 29.

Pompa 31 doprowadza płyn 30 do dysz 28. Ciśnienie zależy od reologicznych własności płynu 30 i wymagań co do średnicy pojedynczych kropelek płynu w mgle 29.

Podczas gdy materiał 10 jest transportowany przez mgłę 29 płynu, kropelki płynu opadają na materiał 10, zwilżając go. Zwilżanie może być wspomagane obecnością różnicy potencjałów elektrycznych pomiędzy kropelkami płynu i materiałem. Różnice potencjału można osiągnąć poprzez tarcie lub przykładanie różnych napięć. Schematycznie zaznaczono takie urządzenie 33 w ten sposób, że przewody dla płynu 30, prowadzące od pompy 31 do jednostki 27 zwilżania płynem, mają potencjał ziemi.

Aby wspomóc wytwarzanie różnic potencjałów, określone elementy mogą być wykonane ze specjalnego materiału lub pokryte specjalną powłoką. Jako specjalne materiały wchodzą w grę te, które z uwagi na tarcie nadają się szczególnie na dmuchawę 14, przewód transportowy 16, dyszę 18 i wbudowane elementy 19 oraz części 27, 28, 31 i 32 do prowadzenia płynu.

Jednostka 27 zwilżania płynem składa się z dużej liczby dysz 28, umieszczonych po stronie odwrotnej względem przepływu.

PL 206 764 B1

Zwilżony płynem 30 materiał 10 przechodzi celem oddzielenia strumienia powietrza do oddzielacza 34 i jest doprowadzany do dalszej obróbki lub magazynu 35. Nadmiarowe powietrze 36 z oddzielacza 34 jest albo oddawane do otoczenia, jako powietrze odlotowe 38 (po ewentualnym oczyszczeniu), albo doprowadzane ponownie do procesu, jako powietrze powrotne 37.

Stosunek powietrza odlotowego 38 do powietrza powrotnego 37 reguluje się za pomocą obu klap regulacyjnych 39.

Przekroje przewodu transportowego 16 i rury wznośnej są korzystnie kołowo-symetryczne, jednak możliwe są również inne kształty przekroju, na przykład kwadratowy, prostokątny, wielokątny lub eliptyczny.

Jeden z przykładów wykonania w odniesieniu do nakładania środka wiążącego względnie dodatków na włókna drzewne jest ukazany na fig. 3. Wysuszone włókna drzewne z suszarki oddziela się w cyklonie 101 od powietrza suszącego, po czym odprowadza za pomocą śluzy bębnowej 102. Włókna drzewne 103 mają zazwyczaj wilgotność w przedziale od 5 do 15%. Przenośnik taśmowy 104 przejmuje włókna drzewne i transportuje je do przewodu transportowego 105. Dmuchawa 106 do włókien przenosi włókna drzewne 103 wraz z powietrzem transportowym 107 do dyszy 108, która wypuszcza włókna równolegle do osi do rury wznośnej 109.

Średnica przewodu transportowego 105 jest wyraźnie mniejsza niż średnica rury wznośnej 109. Korzystny okazał się stosunek średnic D1:D2 = 3:1 do 7:1, zwłaszcza 4:1 do 6:1, korzystnie około 5:1.

Dmuchawa powietrzna 110 doprowadza powietrze do rury wznośnej 109. Do regulacji ilości powietrza w rurze wznośnej 109 służy przewód obejściowy 111, który w zależności od ustawienia klapy regulacyjnej 112 prowadzi częściowy strumień powietrza obok rury wznośnej 109 i wchodzi do rury wznośnej przed jej wejściem do cyklonu 113. Dzięki temu z jednej strony cyklon 113 pracuje niezależnie od prowadzonej przez rurę wznośną 109 ilości powietrza w idealnym punkcie roboczym, z drugiej zaś w rurze wznośnej 109 zapewniona jest ilość powietrza wymagana dla optymalnego działania urządzenia.

Wbudowane elementy 114 w obszarze wejściowym rury wznośnej 109 powinny rozprowadzać napływające powietrze 115 w znany sposób na jej przekroju. W obszarze dyszy 108 powietrze transportowe 107, włókna drzewne 103 i powietrze 115 mieszają się i poruszają w górę rury. Pionowe ustawienie rury wznośnej 109 przynosi w odniesieniu do tego rodzaju materiału pewne korzyści, możliwe jest jednak również zastosowanie ustawienia poziomego lub ukośnego.

Środek wiążący 116 jest tłoczony przez pompę 118 ze zbiornika 117 do zbiornika rozdzielczego 119, zasilającego pewną liczbę lanc dyszowych 120, na których umieszczona jest duża liczba bezpowietrznych dysz wysokociśnieniowych. Liczba dysz wynosi około 20 do 50 sztuk na 1000 kg włókien drzewnych, transportowanych przez instalację na godzinę. Zakres ciśnienia dysz wynosi od 10 do 80 bar, korzystnie od 20 do 40 bar.

Na fig. 3 ukazana jest pozycja lanc dyszowych za dyszą 108, umożliwiająca kontakt lanc dyszowych 120 i dysz 121 z włóknami drzewnymi. Możliwe jest jednak także usytuowanie na wysokości dyszy 108 lub poniżej tej dyszy celem uniknięcia kontaktu z włóknami drzewnymi.

Na fig. 4 ukazane jest w przekroju rozmieszczenie lanc 120 w rurze wznośnej 109. Możliwy jest zatem zarówno gwiaździsty układ lanc 120 (fig. 4a) z dyszami 121, jak też układ równoległy (fig. 4b).

Włókna drzewne 103 płyną na fig. 3 w rurze wznośnej 109 przez mgłę 122 środka wiążącego, wskutek czego następuje równomierne zwilżanie włókien. Cyklon 113 oddziela włókna od strumienia powietrza. Powietrze odlotowe z cyklonu może być częściowo zawracane do dmuchawy 110 przez przewód powrotny 123 w zależności od pozycji klapy regulacyjnej 125. Powietrze nadmiarowe jest przez przewód 124 odprowadzane do otoczenia. Grzejnik drabinkowy 126 umożliwia nagrzewanie powietrza 115. Pokryte w ten sposób klejem włókna drzewne 103a doprowadza się do dalszej obróbki.

Dodatkowo poza środkiem wiążącym na włókna drzewne można również nakładać dodatki. Jedna z możliwości polega na doprowadzaniu mieszaniny środka wiążącego i dodatków, druga na oddzielnym doprowadzaniu przy użyciu dwóch oddzielnych systemów nakładania 120 i 131 oraz oddzielnych płaszczyzn dyszowych. Na fig. 3 ukazany jest ten wariant z urządzeniem 130, przy czym strefa mgły dodatków może być oddzielona przestrzennie od strefy mgły 122.

Możliwe jest także wspólne nakładanie środka wiążącego i dodatków w jednej płaszczyźnie dyszowej. W tym celu określone lance 120 zasila się środkiem wiążącym, natomiast inne lance tej samej płaszczyzny dyszowej zasila się dodatkami.

Poniższe przykłady 1 do 3 uwidaczniają zalety sposobu według wynalazku.

PL 206 764 B1

P r z y k ł a d 1

W urządzeniu do klejenia na sucho włókien drzewnych z fig. 3 pokrywa się klejem około 3000 kg/h. Włókna pochodzą z typowej linii produkcyjnej do wytwarzania płyt MDF metodą suchą. Klejenie za pomocą rury nadmuchowej jest również możliwe, podobnie jak klejenie wyłącznie za pomocą urządzenia do klejenia na sucho. Rura prowadząca ma postać pionowej rury wznośnej, przy czym stosunek średnicy rury wznośnej do średnicy rury transportowej wynosi 3:1.

Prędkość powietrza w przewodzie transportowym wynosi około 8-12 m/s, prędkość strumienia powietrza nośnego w rurze wznośnej leży pomiędzy 20 i 30 m/s.

Metodą typowego klejenia w rurze nadmuchowej wykonano typowe płyty MDF o następujących własnościach:

₃ gęstość: 760 kg/m³ typ kleju: typowy klej UF (mocznikowo-formaldehydowy) ilość kleju: 12% wagowych żywicy stałej w odniesieniu do suchej masy włókien drzewnych emulsja woskowa: 0,6% stałego wosku w odniesieniu do suchej masy włókien drzewnych grubość płyty: 15 mm ₂ wytrzymałość na zginanie: 35 N/mm² ₂ moduł sprężystości przy zginaniu: 3500 N/mm² ₂ wytrzymałość na rozciąganie poprzeczne: 1,00 N/mm²przyrost grubości w wyniku pęcznienia po 24 godzinach: 9,0%

Klejenie zmieniono następnie o tyle, że 4,5% ilości kleju w odniesieniu do suchej masy podawano przez przewód nadmuchowy, zaś 4,5% przez urządzenie do klejenia na sucho. Własności tak wytworzonej płyty nie uległy wskutek tego znaczącej zmianie. Środek wiążący, który podawano przez urządzenie do klejenia na sucho, był wyraźnie bardziej reaktywny niż podawany przez rurę nadmuchową, co pozwoliło zredukować współczynnik prasowania o około 15% z 10 s/mm do 8,5 s/mm.

Klejenie zmieniono następnie o tyle, że całą ilość środka wiążącego, wynoszącą 5,5% w odniesieniu do suchej masy drewna, nakładano za pomocą urządzenia do klejenia na sucho. Współczynnik prasowania można było zredukować do 7 s/mm. Własności wykonanej w ten sposób płyty nie uległy wskutek tego znaczącej zmianie.

P r z y k ł a d 2

To samo urządzenie zastosowano do wytwarzania płyt HDF. Jako środek wiążący zastosowano żywicę mocznikowo-formaldehydowa, wzmocnioną 6% melaminy.

Metodą typowego klejenia w rurze nadmuchowej wykonano typowe płyty HDF o następujących własnościach:

gęstość: 900 kg/m³ typ kleju: klej MUF (melaminowo-formaldehydowy) ilość kleju: 15% wagowych żywicy stałej w odniesieniu do suchej masy włókien drzewnych emulsja woskowa: 1,8% stałego wosku w odniesieniu do suchej masy włókien drzewnych grubość płyty: 8 mm ₂ wytrzymałość na zginanie: 50 N/mm² ₂ moduł sprężystości przy zginaniu: 5000 N/mm² ₂ wytrzymałość na rozciąganie poprzeczne: 1,83 N/mm²przyrost grubości w wyniku pęcznienia po 24 godzinach: 10%

Klejenie zmieniono następnie, jak opisano w przykładzie, na stosunek klejenia w rurze nadmuchowej do klejenia na sucho wynoszący 6%:5%. Własności tak wytworzonej płyty HDF nie uległy wskutek tego znaczącej zmianie. Współczynnik prasowania można było zredukować z 9 s/mm do 7,5 s/mm.

Klejenie zmieniono następnie o tyle, że całą ilość środka wiążącego, wynoszącą 8% w odniesieniu do suchej masy drewna, nakładano za pomocą urządzenia do klejenia na sucho. Współczynnik prasowania można było zredukować do 6,3 s/mm. Własności wykonanej w ten sposób płyty nie uległy wskutek tego znaczącej zmianie.

P r z y k ł a d 3

Analogicznie do przykładów 1 i 2 wykonano płyty LDF z izocyjanianem jako środkiem wiążącym. Konkretnie chodzi tutaj o otwartą dla dyfuzji płytę pilśniową, nadającą się do zastosowania zwłaszcza na szalunki dachowe i ścienne. Własności płyt były następujące:

gęstość: 625 kg/m³grubość płyty: 15 mm

PL 206 764 B1 ilość kleju: 5% emulsja woskowa: 2,2% stałego wosku współczynnik oporu dyfuzji pary wodnej: około 11 współczynnik przenikania ciepła k: 6,7 m²K/W ₂ wytrzymałość na rozciąganie poprzeczne: 0,35 N/mm²wytrzymałość na zginanie: 17,8 N/mm² ₂ moduł sprężystości przy zginaniu: 2150 N/mm² przyrost grubości w wyniku pęcznienia po 24 godzinach: 9,0%

Klejenie zmieniano w sposób zawarty w poniższej tabeli, nie uzyskując w związku z tym znaczącej zmiany własności płyty: klejenie w rurze nadmuchowej 2% 0% klejenie na sucho 2% 3%.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób zwilżania włókien drzewnych płynnym środkiem wiążącym, znamienny tym, że włókna drzewne doprowadza się za pomocą strumienia powietrza transportowego do rury prowadzącej, w rurze prowadzą cej wytwarza się strumień powietrza noś nego, nastę pnie wł ókna drzewne, doprowadzane za pomocą strumienia powietrza transportowego do strumienia powietrza nośnego, niesie się w rurze prowadzącej, środek wiążący doprowadza się od zewnątrz i rozprowadza się w rurze prowadzącej, zaś włókna drzewne zwilża się co najmniej częściowo rozprowadzonym płynnym środkiem wiążącym.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna drzewne w rurze prowadzącej unosi się w zasadzie pionowo do góry.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że do strumienia powietrza nośnego dodaje się dodatek w postaci płynu lub w postaci zdyspergowanej w płynie substancji stałej i włókna drzewne zwilża się co najmniej częściowo dodatkiem.
4. Sposób wytwarzania płyty pilśniowej, zwłaszcza płyty pilśniowej o średniej gęstości (MDF), płyty pilśniowej o dużej gęstości (HDF) lub płyty pilśniowej o małej gęstości (LDF), składającej się co najmniej z udziału włókien drzewnych i udziału środka wiążącego, w którym drewno roztwarza się w warniku pod dział aniem temperatury i ciś nienia, roztworzone drewno rozwł óknia się mechanicznie, tak powstałą mieszaninę wody, pary wodnej i włókien drzewnych doprowadza się za pomocą rury nadmuchowej do suszarki, i w którym w suszarce włókna drzewne co najmniej częściowo rozdziela się i suszy, znamienny tym, że wysuszone włókna drzewne włókna drzewne doprowadza się za pomocą strumienia powietrza transportowego do rury prowadzącej, w rurze prowadzącej wytwarza się strumień powietrza nośnego, następnie włókna drzewne, doprowadzane za pomocą strumienia powietrza transportowego do strumienia powietrza nośnego, niesie się w rurze prowadzącej, środek wiążący doprowadza się od zewnątrz i rozprowadza się w rurze prowadzącej, zaś włókna drzewne zwilża się co najmniej częściowo rozprowadzonym płynnym środkiem wiążącym, zwilżone co najmniej częściowo płynnym środkiem wiążącym włókna drzewne doprowadza się do odcinka formowania celem wykonania placka, z którego za pomocą prasy wytwarza się płytę pilśniową.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że włókna drzewne przenosi się w rurze prowadzącej zwłaszcza pionowo do góry.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że do strumienia powietrza nośnego dodaje się dodatek w postaci płynu lub w postaci zdyspergowanej w płynie substancji stałej i włókna drzewne zwilża się co najmniej częściowo dodatkiem.
7. Urządzenie do zwilżania włókien drzewnych płynnym środkiem wiążącym, znamienne tym, że zawiera rurę transportową (16, 105) do transportu włókien drzewnych (10, 103), dmuchawę (14, 106) do wytwarzania strumienia powietrza transportującego, połączoną z rurą transportową (16, 105) rurę prowadzącą (17, 109), dmuchawę (20, 110) do wytwarzania strumienia powietrza nośnego w rurze prowadzącej (17, 109), i środki (27, 120) do doprowadzania płynnego środka wiążącego do rury prowadzącej (17, 109).
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że rura prowadząca (17, 109) ma postać rury wznośnej, w szczególności w zasadzie ustawionej pionowo.

PL 206 764 B1
9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że skierowany do rury prowadzącej (17,109) otwór (18, 108) rury transportowej (16, 105) ma postać dyszy.
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że średnica (D₁) rury prowadzącej (17, 109) jest co najmniej dwukrotnie większa niż średnica (D₂) otworu (18, 108) rury transportowej (16, 105).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że stosunek (D₁:D₂) leży pomiędzy 3:1 i 7:1, zwłaszcza pomiędzy 4:1 i 6:1, korzystnie wynosi 5:1.
12. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że w kierunku przepływu przed otworem rury transportowej (16, 105) umieszczone jest urządzenie grzejne (41, 126) do nagrzewania strumienia powietrza nośnego.
13. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że zawiera urządzenie (40) do regulowania wilgotności strumienia powietrza nośnego.
14. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że w strumieniu powietrza nośnego umieszczone są elementy kierujące (22, 114) do regulacji rozkładu prędkości przepływu.
15. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że środki (27, 120) do doprowadzania płynnego środka wiążącego, zwłaszcza rozciągająca się co najmniej częściowo wewnątrz rury prowadzącej (17, 109) lanca dyszowa, zawiera co najmniej jedną dyszę (28, 121), korzystnie pewną liczbę dysz (28, 121).
16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że co najmniej jedna dysza (28, 121) wytwarza mgłę (29, 122) płynu.
17. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że zawiera urządzenie (33) do wytwarzania różnicy potencjałów elektrycznych pomiędzy włóknami drzewnymi (10, 103) i kropelkami płynu.
18. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że zawiera ustawiony równolegle do rury prowadzącej (17, 109) przewód obejściowy (111) z klapą regulacyjną (112) do regulacji ilości powietrza, płynącej przez rurę prowadzącą (17, 109).
19. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że środki (27, 120) do doprowadzania płynnego środka wiążącego i środki (131) do doprowadzania płynów albo dodatków są umieszczone wewnątrz rury prowadzącej (17, 109) jeden za drugim w kierunku przepływu.
20. Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że środki do doprowadzania płynnego środka wiążącego i środki do doprowadzania płynów albo dodatków są umieszczone wewnątrz rury prowadzącej (17,109) w kierunku przepływu w tej samej płaszczyźnie dyszowej.
21. Płyta pilśniowa, zwłaszcza płyta pilśniowa o średniej gęstości (MDF), płyta pilśniowa o dużej gęstości (HDF) lub płyta pilśniowa o małej gęstości (LDF), składająca się co najmniej z udziału włókien drzewnych i udziału środka wiążącego, znamienna tym, że udział środka wiążącego w przypadku aminoplastów jest mniejszy niż 12% wagowych względnie w przypadku izocyjanianu jest mniejszy niż 5% wagowych w odniesieniu do suchej masy udziału włókien.
22. Płyta pilśniowa według zastrz. 21, znamienna tym, że udział środka wiążącego w przypadku aminoplastów jest mniejszy niż 10% wagowych względnie w przypadku izocyjanianu jest mniejszy niż 4% wagowych w odniesieniu do suchej masy udziału włókien.
23. Płyta pilśniowa według zastrz. 21, znamienna tym, że udział środka wiążącego w przypadku aminoplastów jest mniejszy niż 8% wagowych względnie w przypadku izocyjanianu jest mniejszy niż 5% wagowych w odniesieniu do suchej masy udziału włókien.
24. Płyta pilśniowa według zastrz. 21 albo 22 albo 23, znamienna tym, że środek wiążący stanowi aminoplast, jak żywica mocznikowo-formaldehydowa (UF), żywica melaminowo-mocznikowoformaldehydowa (MUF) lub izocyjanian (PMDI).