SE1600039A1 - Formning av fibermattor - Google Patents

Abstract

Den föreslagna uppfinningen hänför sig till förfarande och anordning för framställning av torrformade fiberskivor. Den omfattar framförallt förfarande och anordning för framställning av tunna skivor och formning av fibermattor för tunna skivor genom mekanisk formning i en kontinuerlig process där formningsbanan är uppdelad i två delar där den första delen framställer en fibermatta med en konstant tjocklek oavsett avsedd skivtjocklek och den andra delen framställer en fibermatta med en tjocklek anpassad för den avsedda skivtjockleken.

Description

Formning av fibermattor för tunna skivor Beskrivning Bakgrund teknikens ståndpunkt Med torrformade fiberskivor avses skivor av typ MDF - Medium Density Fibre board och HDF -High Density Fibre Board eller liknande. Med tunna skivor avses vanligen skivor under 4-5 mm. Detunnaste kan vara 1- 1,5 mm tjocka.

En vanligt förekommande kontinuerlig framställningsmetod går i stora drag till enligt följande steg iprocessen: A) sönderdelning av flis vilken vanligtvis benämnd defíbrering av företrädesvis träråvara till fiber ochfiberknippen vanligen sammanfattande benämnt som fiber; B) tillsats av bindemedel till fibern; C)torkning av fiber och därefter D) formning av fiber till en kontinuerlig matta på ett kontinuerligtlöpande transportband vanligen kallat formnings- eller formeringsbana vilken matta som är mer ellermindre sammanfiltad sedan komprimeras och samtidigt värms upp så att den med bindemedelförsedda fibermattan bildar en sammanhållen skiva i pressen. Fibermattans vikt per ytenhet vanligenkallad ytvikt mäts kontinuerligt med en våg placerad under formningsbanan. Vågen styrutmatningshastigheten hos bottenbandet i en doseringsbinge som matar ut fiber till formningsbanantill den mängd som är erforderlig för den producerade tjockleken och kapaciteten per tidsenhet.Formningsbanans hastighet sätts så att vid framställning av tunnare skivor som erfordrar tunnarefibermatta är hastigheten högre och vid framställning av tjockare skivor som erfordrar tjockarefibermatta är hastigheten lägre.

Formning av fibermattor är ett känt förfarande och företas antingen med hjälp av luft somtransporterar fibern ner på formningsbanan eller med mekanisk dosering. Inom branschen talar mandärför traditionellt om Pneumatisk eller Mekanisk formning. Båda metoderna har sina fördelar ochnackdelar. Eftersom transport med luft kräver stora luftflöden betyder det att pneumatisk formningär mer energikrävande än mekanisk formning. Därför har mekanisk formning blivit den dominerandeframställningsmetoden. Den föreslagna uppfinningen hänför sig till förfarande och utförande inomområdet mekanisk formning.

Det finns flera alternativa utföranden för mekanisk formning av fibermattor. Ett vanligt alternativredovisas i tex US4557882A eller DE2535461 där fibern från en behållare kallad fiberbinge ellerdoseringsbinge doseras genom ett parti av tandförsedda valsar vilka disintegrerar fiberflödet ochdistribuerar fibertussar ner på en kontinuerligt löpande formningsbana. Nackdelen med dettaförfarande är att ytvikts variationer i formningsbanans tvärsled kan förekomma vilka variationer intekan korrigeras i detta förfarande. Vid produktion av tjockare skivor sker en utjämningseffekt genomden stora mängden fibertussar som slumpvis lagras på varandra men vid produktion av tunna skivorkan inte tillräcklig formningsnoggrannhet uppnås. Ett annat alternativ visas i W003/O22541 A1, därfibern först doseras ner på formningsbanan och fibermattan därefter formas till en jämn matta i enformningsenhet med hjälp av ett antal roterande verktyg i form av valsar försedda med vingar,tänder, piggar eller dylikt vilka fräser eller skalar av och omfördelar högre liggande skikt av fiber.Nackdelen med detta förfarande är att vid produktion av tunna skivor kan inte tillräckligformningsnoggrannhet uppnås. Begränsningen ligger i att då fibermattans tjocklek är mindre iproportion till den avsedda skivtjockleken innebär det att de roterande formningsverktygen vidproduktion av tunna skivor har en jämförelsevis tunn fibermatta att bearbeta och att fibertussar vanligen uppkommer. För tunna skivor kan fibermattan ha en tjocklek på mellan 5 och 10 cm och entillåten avvikelse i ytvikt på tex 2 % motsvarar då en avvikelse i tjocklek hos mattan på 1-2 mm menfibertussar kan ha en diameter på 10-15 mm. Fibermattan består av dessa tussar och dessa tussarförekommer också löst liggande på ytan av mattan.

Den formade mattan kan i vissa utföranden inte uteslutande de ovan exemplifierade följas av en såkallad skalpervals. Det är en vals som är tandad och som fräser av det översta ytskiktet och därmedytterligare jämnar till fibermattan. Ett fläktsystem transporterar bort den bort frästa fibern.Skalpervalsen kombineras vanligen med ett system för kontaktlös kontinuerlig mätning av ytvikten vanligtvis baserat på röntgenprincipen. Ytvikts mätningen sker tvärs formningsbananantingen med fasta eller traverserande mätenheter. En uppmätt avvikelse från den avsedda ytvikteni mattans tvärled kan då korrigeras genom att formningsbanan kan sänkas eller höjas i dessaområden så att i områden där för hög ytvikt har uppmätts fräses fiber bort och återförs tilldoseringsbingen med ett pneumatiskt transportsystem. Nackdelen med detta förfarande är dels attden pneumatiska borttransporten av fiber kostar energi dels att återföringen medför att dengenomsnittliga fiberlängden reduceras och dels att limmet på fibern påbörjar härdning i förtid genomden längre uppehållstiden i systemet. Dels att förfarandet kräver en konstant avfräsning av ytskiktetöver hela mattytan eftersom i områden där för låg ytvikt har uppmätts fiber inte kan tillföras. Vidproduktion av tunna skivor måste då oproportionerligt stor del av den formade fibermattankontinuerligt transporteras bort och cirkuleras i systemet.

Ett alternativt utförande för att korrigera variationer i ytvikten tvärs formningsbanan redovisas iSE526641 där mattans tvärprofil justeras i formningsbanans hela längd i en eller flera positionertvärs formningsbanan genom att längsgående profiler ligger under formningsbanan och kan lyftasoch sänkas individuellt. Nackdelen med detta förfarande är detsamma som gäller för WOO3/O22541A1.

Sammanfattningsvis kan nackdelen med de beskrivna förfarandena exemplifieras i följandeberäknings exempel för tunna skivor till exempelför 2 mm skivtjocklek och för 1 mm skivtjocklek.

Vid produktion av en skiva med tjockleken 2 mm och densiteten 900 kg/m3 och då råvaran utgörs avbarrved används vanligen ett dimensioneringsvärde för den formade fibermattans densitet på 20 -30kg/m3. Det betyder att mattans höjd ligger i storleksordningen 30 till 45 mm. En tillåten avvikelse iytvikten som är önskvärd är +-3%. Det motsvarar en tjockleksvariation på fibermattan av ungefär 1-1,5 mm. En önskad skivtjocklek på 1 mm innebär en matt tjocklek på 15-22/23 mm. En tillåtenavvikelse på +- 3 % motsvarar då en tjockleksvariation på ungefär 0,5 - 0,7 mm..

Eftersom fibertussarnas storlek är flera gånger större än de tjockleksjusteringar som krävs för atterhålla godkänd formningsnoggrannhet är det i praktiken omöjligt att jämna ut ojämnheter till denönskade nivån på formningsnoggrannhet.

Det är tydligt att dagens kända teknik inte är tillfyllest för att tillverka tunna skivor med önskvärdformningsnoggrannhet Definitioner Fiber - avser partiklar eller fiber eller fiberknippen av lignocellulosa material Formningsenhet - också kallad formstation, avser en anordning bestående av en doseringsenhet,formningsverktyg eller fördelningsbädd och en formningsbana Formningsverktyg - avser en anordning bestående av minst en roterande vals försedd med tillexempel tänder piggar spikar eller ett antal cirkulära skivor typ sågklingor el dylikt Fibermatta - avser en matta eller ett kontinuerligt fiberflöde som är formad i en för ändamåletavsedd anordning Formningsbana - avser en anordning som rör sig kontinuerligt där fiber tas emot från endoseringsenhet och där fiber formas till en kontinuerlig matta för vidare transport till en ellerflera pressar. Formningsbanan utförs vanligen i form av ett textil armerat plast band som ocksåförekommer i bandtransportörer av olika slag Ytvikt - avser fibermattans vikt per ytenhet.

Skalpervals - avser ett fräsverktyg som består av en tandad vals som fräser av ett ytskikt avfibermattan och via pneumatisk transport avlägsnar det bortfrästa ytskiktet Formningsnoggrannhet - avser en definition och en använd metod och praxis för att mäta ytviktsvariationer där man delar upp den färdigpressade skivan i rutor om 100 x 100 mm och väger uppdem. Vanliga krav på toleranser avseende ytvikts variationer kan då formuleras som att vikten på ettantal rutor förslagsvis 5 % av provmängden inte får awika mer än till exempel +- 2 eller 3 % från envikt som motsvarar den avsedda ytvikten. Också andra krav kan förekomma. Motsvarandemätförfarande kan också åstadkommas med kontaktlös mätning tex röntgen direkt på fibermattanunder produktion.

I det följande bild 1-4 illustreras ett antal kända förfaranden för mekanisk formning av fibermattor.

Bild 1 visar ett känt förfarande med en doseringsbinge 1 som matar fiber genom ett fördelningsstup2 ner på en fördelningsbädd 3 vanligen bestående av roterande tandförsedda valsar mellan vilkafiber strös ner på en kontinuerligt rörlig formningsbana 4 varvid en fibermatta M formas. En våg 5under formningsbanan ger en signal till en transportör i doseringsbingen 1 för dosering av rätt ytvikt.Vid tillverkning av tjockare skivor går formningsbanan långsammare varvid fibermattans tjocklek blirstörre. Vid tillverkning av tunnare skivor går formningsbanan snabbare varvid fibermattans tjocklekblir mindre.

Bild 2 visar ett känt förfarande där en doseringsbinge 1 matar fiber genom ett fördelningsstup 2 nerpå en kontinuerligt rörlig formningsbana 4 och ett formningsverktyg 3 bestående av ett antalroterande tandförsedda valsar fräser av och omfördelar fiber på mattans M yta. En våg 5 underformningsbanan ger en signal till en transportör i doseringsbingen 1 för dosering av rätt ytvikt. Vidtillverkning av tjockare skivor gär formningsbanan långsammare varvid fibermattans tjocklek blirstörre. Vid tillverkning av tunnare skivor går formningsbanan snabbare varvid fibermattans tjocklekblir mindre.

Bild 3 visar ett känt förfarande med en doseringsbinge 1 som matar fiber genom ett fördelningsstup2 ner på en fördelningsbädd 3 vanligen bestående av roterande piggförsedda valsar mellan vilka fiberströs ner på en kontinuerligt rörlig formningsbana 4. En våg 5 under formningsbanan ger en signal tillen transportör i doseringsbingen 1 för dosering av rätt ytvikt. En enhet 7 för ytvikts mätning iformningsbanans tvärled ger signal till en enhet 8 som höjer formningsbanan i den längdsektion avformningsbanan där för hög ytvikt har uppmätts och sänker formningsbanan i den längdsektion avformningsbanan där för låg ytvikt har uppmätts. En fräsvals 6 vanligen kallad skalpervals fräser av ettytskikt och transporterar bort ytskiktet. Därefter erhålls den färdiga fibermattan M. Vid tillverkningav tjockare skivor går formningsbanan långsammare varvid fibermattans tjocklek blir större. Vidtillverkning av tunnare skivor går formningsbanan snabbare varvid fibermattans tjocklek blir mindre.

Bild 4 visar ett förfarande där en doseringsbinge 1 matar ner fiber genom ett fördelningsstup 2 på enkontinuerligt rörlig formningsbana 4 och ett formningsverktyg 3 bestående av ett antal roterandetandförsedda valsar fräser av och omfördelar fiber på mattans M yta. . En våg 5 underformningsbanan ger en signal till en transportör i doseringsbingen 1 för dosering av rätt ytvikt. Enenhet 7 för ytvikts mätning i formningsbanans tvärled ger signal till en enhet 8 som höjerformningsbanan iden längdsektion av formningsbanan där för hög ytvikt har uppmätts och sänkerformningsbanan i den längdsektion av formningsbanan där för låg ytvikt har uppmätts.

En fräsvals 6 vanligen kallad skalpervals fräser av ett ytskikt och transporterar bort ytskiktet. Däreftererhålls den färdiga fibermattan M. Vid tillverkning av tjockare skivor går formningsbananlångsammare varvid fibermattans tjocklek blir större. Vid tillverkning av tunnare skivor gårformningsbanan snabbare varvid fibermattans tjocklek blir mindre.

Inget av dessa förfaranden möjliggör en produktion av fibermattor för tunna skivor med tillräckligformnings noggrannhet och ekonomi.

I det följande beskrivs ett förfarande där dessa nackdelar vid mekanisk formning inte förekommer.

UppfinningenUppfinningens syfte Uppfinningens syfte är att åstadkomma ett förbättrat förfarande för framställning av framför allttunna skivor med avseende på formnings noggrannhet genom mekanisk formning. Detta görs genomatt de formande verktygen får en tillräcklig mattjocklek att bearbeta.

Beskrivning av uppfinningen Uppfinningen består i att genom dela upp den kontinuerligt rörliga formningsbanan i två delar därman i första delen formar en matta vid konstant matt tjocklek och därefter från den första delenlägger ner eller strör ner fiber på den andra delen och genom att den andra delen av formningsbanangår med en hög hastighet erhålls en tunn matta som kan pressas till avsedd tunn skivtjocklek. Genomdetta förfaringssätt erhålls i första steget en matta med tillräcklig tjocklek för att bearbetas på vilkenman kan korrigera ojämnheter och avvikelser i ytvikt. Genom att styra hastigheten på den förstadelen så att man oavsett avsedd skivtjocklek alltid på den första delen erhåller samma tjocklek påfibermattan kan de bearbetande verktygen ges ett optimalt utförande som kan användas för allaskivtjocklekar. Om till exempel fibermattan på den första delen av formningsbanan är 200 mm ochformningsverktygen har en dimension så att de kan arbeta 20 mm ner i mattan kan 10 % av mattanstjocklek alltid påverkas oavsett vilken skivtjocklek som skall tillverkas. Den första delen avformningsbanan transporterar därefter kontinuerligt den formade fibermattan till enfördelningsbädd bestående av ett antal valsar som kan vara mer eller mindre rivande som placeras sånära varandra att fibertussarna som ramlar genom de mellanliggande spalterna ner på den andradelen av formningsbanan storleksmässigt minimeras. Genom att utforma fördelníngsverktygen förminimal storlek på fibertussarna erhålls en matta som kan vara mycket tunn och lämpad för skivorända under 1 mm i tjocklek.

Förfarandet visas på bild 5 och beskrivs i det följande med hänvisning till bild 5.

Bild 5 visar ett förfarande där en kontinuerligt rörlig formningsbana är uppdelad i två delar. Denförsta delen av formningsbanan framställer en fibermatta M1 med konstant matt tjocklek.

En doseringsbinge 1 matar ner fiber genom ett fördelningsstup 2 på en kontinuerligt rörligformningsbana 10 och ett formningsverktyg 9 bestående av ett antal roterande tandförsedda valsarfräser av och omfördelar fiber på mattans yta. Ett formningsverktyg 11 bestående av ett antalroterande tandförsedda valsar som inte tränger lika djupt ner i fibermattan som 9 utjämnarytterligare fibermattans yta. En våg 5 under formningsbanan 4 ger en signal till en transportör idoseringsbingen 1 för dosering av rätt ytvikt. En enhet 7 för ytvikts mätning i formningsbananstvärled ger signal till en enhet 8 som höjer formningsbanan 10 i den längdsektion av formningsbanandär för hög ytvikt har uppmätts och sänker formningsbanan i den längdsektion av formningsbanandär för låg ytvikt har uppmätts. Enheten 8 innehåller element som kan vara hjul eller skenor ellerandra element som ligger under formningsbanan i kontakt med formningsbanan. Elementen ärfördelade tvärs formningsbanan med till exempel 50 eller 100 mm avstånd. I formningsbananslängdled får elementen inte överstiga längden av formningsverktyget 9.

Den första delen av formningsbanan 10 matar kontinuerligt fiber ner genom ett fördelningsstup 12på en fördelningsbädd 3 bestående av roterande valsar mellan vilka fiber strös ner på enkontinuerligt rörlig formningsbana 4 där den färdiga fibermattan M2 formas. Vid tillverkning avtjockare skivor går formningsbanan 4 långsammare varvid fibermattans M2 tjocklek blir större. Vidtillverkning av tunnare skivor går formningsbanan 4 snabbare varvid fibermattans M2 tjocklek blirmindre. Oavsett den hastighet som formningsbanan 4 sätts till för att uppnå avsedd skivtjocklek styrshastigheten på formningsbanan 10 så att fibermattans M1 tjocklek är konstant.

I bilderna 1-5 har symbolerna för valsar i formningsverktyget och fördelningsbädden försetts medsymboler i form av pilar. Pilarnas riktning på bilderna avser inte att symbolisera en bestämdrotationsriktning. Pilarna avser att visa att valsarna roterar åt något håll.