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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Spanplatte nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Anlage zur Herstellung einer Spanplatte nach dem Hauptanspruch 12.
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Bei der Herstellung von Werkstoffplatten aus streufähigen Materialien wird ein Gemisch aus Partikeln oder faserigen Stoffen und einem Bindemittel zu einer Streugutmatte auf einem Form- oder Förderband gestreut, wobei die Streugutmatte anschließend einer ggf. nötigen Vorbehandlung und schließlich einer Verpressung zugeführt wird. Die Verpressung kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels Druck und/oder Wärme erfolgen. Bei den üblichen Werkstoffplatten, die hierbei hergestellt werden, handelt es sich normalerweise um MDF, Span- oder um OSB-Platten oder vergleichbare Mehrschichtplatten. Insbesondere bei OSB-Platten wird orientierbares Streugut verwendet.
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Herstellung von Span- bzw. Partikelplatten, welche in der Regel mindestens dreischichtig hergestellt werden, wie dies beispielsweise aus der
WO 03/074243 A1 bekannt ist. Dabei finden sich zwischen den Deckschichten aus dem feinsten verwendeten Material mindestens eine Schicht mit geeigneten Spänen, die mit einem ausgehärteten Bindemittel verbunden die Steifig- und Tragfähigkeit einer verpressten Spanplatte definieren. Standardspäne für die Mittelschichten sind normalerweise im Durchschnitt 15 mm bis 30 mm lang und 0,5 mm im Durchmesser. Die Mittelschichten werden üblicherweise mit Rollenstreuköpfen gestreut. Die Deckschichten werden üblicherweise mittels klassierenden Windstreukammern hergestellt und verwenden Partikel die größer als Staub aber kleiner sind als die Späne für die Mittelschicht. Die hergestellte Streugutmatte wird schließlich in einer Presse zu einer Spanplatte verpresst. Eine handelsübliche Spanplatte weist eine Dichte von durchschnittlich 650 bis 700 kg/m
3 auf und kennt Prüfungs- und Zertifizierungsverfahren zur Einhaltung einer vergleichbaren Qualität im Wettbewerb.
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Bisher wurden für die hohen Qualitätsansprüche der Spanplatten zu einem überwiegenden Anteil von über 70% die notwendigen Späne mittels Messerwellenzerspanern aus ausgewähltem Rundholz gewonnen. Diesen Zerspanern wird ein Bündel oder einzelne Holzstämme zugeführt und eine koplanar zu den Rundhölzern angeordnete die Messer tragende Messerwelle wird durch das Rundholz hindurchbewegt und erzeugen somit hochwertige Späne. Neben den hochwertigen Spänen aus dieser Produktion können einem Hersteller für Spanplatten natürlich auch andere Holzmaterialien zugeliefert werden, wie beispielsweise Frischholz, welches nicht zur Zerspanung im Messerwellenzerspaner geeignet ist, weil es zu groß, zu kurz, zu geringen Durchmesser, zu ungerade oder ähnliches ist. Daneben gibt es noch andere Materialien wie Altholz, Schwarten, Verschnitt, und natürlich Sägemehl und Sägespäne.
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Nach dem Stand der Technik werden die Späne nach den folgenden Fraktionen gesieb und verwendet:
- F1: Staub, wird ausgeschleust und meist energetisch verwertet;
- F2: Späne für die Deckschicht (F1<F2<F3);
- F3: Späne für die Mittelschicht, im Durchschnitt 15-30 mm lang und im ∅ 0,5 mm
- F4: Übergroße Späne (i.d.R. abgesiebt mit Maschenweite 12×12 mm)
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Normalerweise fallen bei der Herstellung von Spänen nicht genügend kleine Partikel für die Fraktion F2 der Deckschichten an, so dass diese aus übergroßen Spänen der Fraktion F4 hergestellt werden, welche bei der Siebung ausgesiebt wurden und nachvermahlen werden. Der Bedarf an nachgemahlenen Spänen für die Fraktion F2 hängt normalerweise von der Dicke der herzustellenden Streugutmatte/Werkstoffplatte ab. Dünnere Werkstoffplatten benötigen im Verhältnis zur Fraktion F3 der Mittelschicht mehr nachgemahlene Späne für die Deckschicht F2.
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Unabhängig davon werden die Späne noch auf Fremdkörper und mineralische Inhalte in einem Luftsichter abgesiebt. Um die Trennschärfe für die Sichtung zu erhöhen kann vorgesehen sein, diese für jede Fraktion in einem eigenen Sichter durchzuführen.
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Die heutige Ansicht von Experten ist, dass nicht mehr als 30% an Spänen aus anderen Herstellungsprozessen als den Messerwellenzerspanern in einer Mittelschicht Verwendung finden dürfen, um die notwendigen Prüfungsergebnisse zur Zulassung einer Normspanplatte zu erreichen. Diese anderen Späne weisen im Durchschnitt nicht die Maße für Standardspäne wie oben beschrieben auf.
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Allerdings ist es von betriebswirtschaftlich von Nachteil, dass nur 30% alternativer Quellen verwendet werden können und somit ist die Spanplattenherstellung durchaus teuer und aufwendig. Auch benötigt es im Umfeld der produzierenden Anlage eine ausreichende Quelle für Rundholz der geforderten Qualität.
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Weiterhin ist es im Zuge der Ökonomie und Ökologie von Vorteil, wenn Spanplatten trotz geringerem Holzanteil und somit geringerer Dichte dennoch die notwendigen Eigenschaften herkömmlicher Spanplatten erfüllen, aber günstiger zu produzieren sind.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik geeignetes Herstellungsverfahren und eine Anlage anzugeben, mit die oben genannten Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll vorgesehen sein, dass mit dem neuen Herstellungsverfahren die Rohdichte der Werkstoffplatte gesenkt und dennoch die üblichen Prüfungs- und Zertifizierungsverfahren für Spanplatten erfolgreich durchlaufen werden können.
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Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Spanplatte mit außenliegenden und gegenüber der Mittelschicht dünneren Deckschichten aus, wobei zur Streuung der Mittelschicht beleimte und bevorzugt getrocknete Späne verwendet werden, wobei die Späne in zumindest einer Siebvorrichtung gesiebt und in mindestens vier Fraktionen F1, F2, F3, F4 aufsteigender Korngröße aufgeteilt werden, wobei bezogen auf die Korngröße die erste Fraktion F1 mit der kleinsten Korngröße aus dem Verfahren zur Herstellung ausgeschlossen, die zweite Fraktion F2 mit einer größeren Korngröße zur Streuung der Deckschichten, die weiterhin nächstgrößere dritte Fraktion F3 im Wesentlichen zur Herstellung der Mittelschichten und die größte vierte Fraktion F4 zur Nachzerkleinerung vorgesehen ist.
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Die Lösung für das Verfahren besteht darin, dass die dritte Fraktion F3 in zwei Teilfraktionen F3a, F3b aufgeteilt ist, wobei die erste Teilfraktion F3a mit der geringeren Korngröße einer Nachzerkleinerung und anschließend der zweiten Fraktion F2 zur Verwendung in den Deckschichten zugeführt und die zweite Teilfraktion F3b mit der größeren Korngröße zur Herstellung der Mittelschicht verwendet wird.
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Mit der Erfindung werden in vorteilhafter Weise erreicht, dass nicht mehr großformatige Späne zu Deckschichtmaterial vermahlen werden müssen, sondern eine von vornherein in ihrer Korngröße kleinere Fraktion wird in Deckschichtpartikel umgearbeitet wodurch der Energieeintrag und der Verschleiß in der Gesamtanlage verringert wird. Gleichzeitig kann eine Spanplatte gefertigt werden, die in der Mittelschicht größere Späne aufweist und mit geringerem Materialanteil die Spezifikationen für eine herkömmliche Spanplatte erfüllt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass für die Späne der Mittelschicht respektive die zweite Teilfraktion F3b größerer Korngröße überwiegend Späne von 30 - 55 mm Länge und 0,7 - 0,8 mm Dicke ausgesiebt werden. Es können auch andere Quellen für Späne als Messerwellenzerspaner verwendet werden, da durch die alternative Absiebung und insbesondere durch die Verwendung von größeren Spänen eine gleichwertige Spanplatte hergestellt werden kann.
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Alternativ oder kumulativ kann die vierte Fraktion F4 nach der Nachzerkleinerung erneut der Siebvorrichtung S zugeführt werden. Die großformatigen Späne werden demgemäß nicht so stark wie aus dem Stand der Technik bekannt nachzerkleinert und können wieder der Siebvorrichtung zugeführt und in Teilen in den anderen Fraktionen F2, F3a, F3b verwendet werden.
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Alternativ oder kumulativ kann die erste Teilfraktion F3a mit der geringeren Korngröße nach der Zerkleinerung vor Übergabe an die zweite Fraktion F2 nochmals gesiebt wird oder der Siebvorrichtung S zugeführt werden. Hier kann in vorteilhafter Weise Material verhindert werden, dass zu kleines Material unnötigerweise oder unzerkleinertes Material in die Deckschicht gelangt.
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Die nachfolgenden Werte für die Siebe sind bevorzugte Ausgestaltungen und können allein oder in Kombination Anwendung finden:
- Alternativ oder kumulativ kann die zweite Fraktion F2 durch einen Sieb S2 mit einer Maschenweite von 0,2 × 0,2 mm zurückgehalten werden wobei die erste Fraktion F1 durch das Sieb S2 hindurchfällt.
- Alternativ oder kumulativ kann die erste Teilfraktion F3a durch einen Sieb S3a mit einer Maschenweite von 1,4 × 1,4 mm zurückgehalten werden.
- Alternativ oder kumulativ kann die zweite Teilfraktion F3b durch einen Sieb S3b mit einer Maschenweite von 2,5 × 2,5 mm zurückgehalten werden.
- Alternativ oder kumulativ kann die vierte Fraktion F4 durch einen Sieb S4 mit einer Maschenweite von 20 × 20 mm zurückgehalten werden.
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Alternativ oder kumulativ können die zu siebenden Späne überwiegend aus Hackschnitzeln einer Länge von 40 mm bis 70 mm, bevorzugt einer Länge von 55 mm bis 70 mm, bestehen. Sie können bevorzugt in einem Messerringzerspaner MRZ hergestellt worden sein.
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Die entsprechenden Fraktionen werden zu einer Streugutmatte gestreut und zu einer einer mindestens dreischichtigen Spanplatte einer Dichte kleiner 650 kg/m3, bevorzugt kleiner 640 kg/m3, höchst bevorzugt kleiner 630 kg/m3, verpresst.
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Eine minderdichte Spanplatte, hergestellt nach diesem Verfahren, erfüllt in einer Vergleichsprüfung die Festigkeitswerte einer 650kg/m3 Spanplatte.
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Die Lösung für eine Anlage zur Herstellung einer mehrschichtigen Spanplatte mit außenliegenden und gegenüber der Mittelschicht dünneren Deckschichten umfasst: eine Sievorrichtung S, zwei Streuköpfe DS für die Deckschichten, zumindest einen Streukopf MS für die Mittelschicht, ein endlos umlaufendes Formband F zum Transport einer zumindest dreischichtigen Streugutmatte SGM und einer Presse P zur Verpressung der Streugutmatte SGM in eine Spanplatte SP, wobei zumindest eine Siebvorrichtung S zur Herstellung von zumindest vier Fraktionen F1, F2, F3, F4 aufsteigender Korngröße angeordnet ist, wobei der Siebaustrag SF1 für die erste Fraktion F1 mit der kleinsten Korngröße mit einem Vorratsbunker VF1,
der Siebaustrag SF2 für die zweite Fraktion F2 mit einer größeren Korngröße mit einem Streukopf DS für die Deckschicht,
der Siebaustrag SF3a der nächstgrößeren Teilfraktion F3a über eine erste Vorrichtung ZV1 zur Nachzerkleinerung mit einem Streukopf DS für die Deckschicht oder der Siebvorrichtung,
der Siebaustrag SF3b der nächstgrößeren Teilfraktion F3b mit einem Streukopf MS für die Mittelschicht und
der Siebaustrag SF4 der größten Fraktion F4 mit einer zweiten Vorrichtung ZV2 zur Nachzerkleinerung wirkverbunden ist.
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Bevorzugt kann der Austrag der zweiten Vorrichtung ZV2 zur Nachzerkleinerung der vierten Fraktion F4 mit dem Eintrag der Siebvorrichtung S wirkverbunden sein.
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Alternativ oder kumulativ kann zwischen der ersten Vorrichtung VZ1 und dem Übergabepunkt an die zweite Fraktion F2 respektive dem Streukopf DS für die Deckschicht ein Sieb angeordnet sein.
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Alternativ oder kumulativ kann kann zum Rückhalt der zweiten Fraktion F2 und Aussiebung der ersten Fraktion S1 ein Sieb S2 mit einer Maschenweite von 0,2 × 0,2 mm angeordnet sein.
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Alternativ oder kumulativ kann zum Rückhalt der ersten Teilfraktion F3a ein Sieb S3a mit einer Maschenweite von 1,4 × 1,4 mm angeordnet sein.
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Alternativ oder kumulativ kann zum Rückhalt der zweiten Teilfraktion F3b ein Sieb S3b mit einer Maschenweite von 2,5 × 2,5 mm angeordnet sein.
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Alternativ oder kumulativ kann zum Rückhalt der vierten Fraktion F4 ein Sieb S4 mit einer Maschenweite von 20 × 20 mm angeordnet sein.
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Die Erfindung versteht unter „wirkverbunden“, dass die Materialströme auch über Umwege, beispielsweise Fördervorrichtungen, Bunker, Dosiervorrichtungen, weitere Vorrichtungen zur Behandlung der Fraktion, insbesondere nochmalige Siebung oder dergleichen, schlussendlich in einem wesentlichen Anteil der ursprünglichen Menge in dem Teil der Anlage ankommen, für den sie vorgesehen sind.
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Die Siebung ist in vorliegender Ausarbeitung im Wesentlichen in einer einzigen Siebvorrichtung verwirklicht. Es ist davon auszugehen, dass eine mehrmalige Siebung mit unterschiedlichen Sieben und im Wesentlichen ähnlichen Stoffströmen respektive der entsprechenden Verwendung der Fraktionen ebenfalls zum Schutzumgang gehört.
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In einer bevorzugten Variante ist gegenüber dem Stand der Technik dabei der Abstand der Maschenweiten zwischen dem Sieb S3 und S4 deutlich vergrößert.
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Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgen anhand von Ausführungsbeispielen und in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
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Darin zeigen schematisch:
- 1 eine schematische und nicht umfassende Darstellung einer Anlage zur Herstellung einer Spanplatte von der Holzaufbereitung bis zur Presse nach dem Stand der Technik;
- 2. die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung einer Spanplatte,
- 3 schematische und vereinfachte Darstellung einer vorteilhaften Siebvorrichtung mit Angabe der bevorzugten Maschenweite der Siebe.
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1 zeigt eine schematische und nicht umfassende Darstellung einer Anlage zur Herstellung einer Spanplatte SP von der Holzaufbereitung bis zur Presse P nach dem Stand der Technik. Nach dem Stand der Technik wird Holz zu Spänen aufbereitet und einem Trockner zur Trocknung zugeführt. Nasses Holz läßt sich in der Regel schlechter Sieben, so dass eine Siebung vor der Trocknung normalerweise nicht stattfindet. Beispielhaft ist eine Aufbereitung mit einem Hacker H zur Herstellung von Hackschnitzeln und einem nachfolgendem Messerringzerspaner MRZ dargestellt. Diese Aufbereitung unterstützt normalerweise die Spanherstellung mittels eines Messerwellenzerspaners MWZ. Nach dem Trockner T gelangen die Späne in eine einzelne Siebvorrichtung S, welche normalerweise vier Fraktionen F1, F2, F3, F4 ausgibt, wobei die Nummerierung die Klassierung von der kleinsten zur größten Korngröße respektive -verteilung wiederspiegeln soll.
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Die Fraktion F1, in der Regel Staub, wird einer thermischen Verwertung V übergeben oder anderweitig entsorgt. Sie kann dazu in einem Vorratsbunker VF1 zwischengelagert werden.
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Die nächstgrößere Fraktion F2, größer im Sinne der größeren Korngröße, wird den Streuköpfen DS zur Herstellung von Deckschichten der Streugutmatte SGM auf dem Formband F zugeführt.
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Die nächstgrößere Fraktion F3 wird einem oder mehreren Streuköpfen MS zur Herstellung der Mittelschicht auf dem Formband F zugeführt, wobei der Streukopf MS zwischen den Streuköpfen DS über dem Formband F angeordnet ist. Nach erfolgter Streuung aller drei Schichten wird die Stgreugutmatte SGM einer Presse P, im Beispiel einer kontinuierlich arbeitende Doppelbandpresse, zugeführt und dort zu einer Spanplatte SP verpresst.
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Da in der Regel der Materialstrom der zweiten Fraktion F2 für die Deckschichten nicht ausreicht, wird die größte Fraktion F4 nach der Siebvorrichtung S einer Vorrichtung ZV2 zur Zerkleinerung zugeführt. Nach der Zerkleinerung auf eine verwendbare Korngrößenverteilung in der Deckschicht werden die Partikel der Fraktion F2 zugegeben und in der Deckschicht verwendet. Es kann vor Übergabe an die Fraktion F2 eine Siebung vorgesehen sein, um nicht zerkleinertes Material oder Staub abzuscheiden und entsprechend der Klassifizierung den anderen Fraktionen zuzuführen oder nochmals zu zerkleinern.
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2 zeigt nun eine erfindungsgemäße Anlage und ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung von Spanplatten SP. Dabei werden die Späne vor dem Trockner vorzugsweise nur mit einem Messerringzerspaner MRZ aufbereitet und einem Trockner T zugeführt. Wie auch im Stand der Technik kann hier Material wie Sägespäne oder ähnliches direkt dem Trockner T zugeführt werden. Anschließend ist eine mehrstufige Siebvorrichtung S - alternativ mehrere Siebvorrichtungen - vorgesehen, die die Späne in fünf Fraktionen F1, F2, F3a, F3b und F4 aufteilen. Im Unterschied zur 1 und dem Stand der Technik wird die ursprüngliche dritte Fraktion F3 in zwei Teilfraktionen F3a und F3b aufgeteilt.
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In einem bevorzugten und unabhängigen Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem Stand der Technik dabei der Abstand der Maschenweiten zwischen dem Sieb S3 und S4 deutlich vergrößert, da der Sieb S4 nach dem Stand der Technik normalerweise einen Maschenweite von 12×12mm aufweist.
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In einer weiteren bevorzugten und unabhängigen Ausführungsform wird die Fraktion F4 nicht direkt auf eine Größe der Fraktion F2 oder F1 nachvermahlen, sondern nur derart verkleinert, dass diese in die Siebvorrichtung S über einen Siebeintrag SE zurückgeführt werden kann und dort nochmals klassifiziert wird.
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Die Teilfraktion F3a nach einer Nachzerkleinerung in einer Vorrichtung ZV1 und die Fraktion F2 werden zusammengeführt und in den Streuköpfen DS für die Deckschichten zur Herstellung der Streugutmatte SGM auf dem Formband F verwendet. Nur die Teilfraktion F3b wird im Streukopf MS für die Mittelschicht verwendet.
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In einer weiteren bevorzugten und unabhängigen Ausführungsform sind diese Späne der Fraktion F3b länger als gegenüber dem Stand der Technik, bei entsprechender Siebauswahl.
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In einer weiteren bevorzugten und unabhängigen Ausführungsform zeigt 3 einen möglichen Siebaufbau mit möglichen Maschenweiten der Siebe S2, S3a, S3b und S4 und die Entstehung der entsprechenden Fraktionen aus den Sieben.
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Bezugszeichenliste
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- DS
- Streukopf (Deckschicht)
- F
- Formband
- F1
- Fraktion (erste)
- F2
- Fraktion (zweite)
- F3
- Fraktion (dritte)
- F3a
- Teilfraktion (erste)
- F3b
- Teilfraktion (zweite)
- F4
- Fraktion
- H
- Hacker
- MS
- Streukopf (Mittelschicht)
- MRZ
- Messerringzerspaner
- P
- Presse
- S
- Siebvorrichtung
- S2
- Sieb
- S3a
- Sieb
- S3b
- Sieb
- S4
- Sieb
- SF1
- Siebaustrag
- SF2
- Siebaustrag
- SF3
- Siebaustrag
- SF3a
- Siebaustrag
- SF3b
- Siebaustrag
- SF4
- Siebaustrag
- SGM
- Streugutmatte
- SP
- Spanplatte
- T
- Trockner
- VF1
- Vorratsbunker (Fraktion 1)
- ZV1
- Vorrichtung (zur Zerkleinerung)
- ZV2
- Vorrichtung (zur Zerkleinerung)
