-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und eine entsprechende Anlage nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 7.
-
Verfahren
und Vorrichtungen dieser Art sind allgemein bekannt. Die Aushärtung der
aufgestreuten Matte zu einer festen Plattenbahn erfolgt im Falle der
Etagenpresse unter Druck und Wärme
zwischen einander annäherbaren,
aber ansonsten stillstehenden Preßflächen, in der Doppelbandpresse
zwischen den deren Preßflächen bildenden
in der Preßstrecke einander
gegenüberliegenden
und gleichlaufend vorlaufenden Trumen der Pressenbänder.
-
Wesentlich
für die
Ausbildung einer über
die Dicke gleichmäßig ausgehärteten Plattenwerkstoffbahn
ist die im wesentlichen gleichzeitige Aufbringung von Druck und
Wärme.
Dabei ist die schlechte Wärmeleitfähigkeit
des zu der Matte aufgestreuten Partikelmaterials, z.B. Holzspäne verschiedener
Größe oder
Holzfasern, ein Hindernis, denn es dauert eine gewisse Zeit, bis
die von den Pressenflächen eingeleitete
Wärme die
Mattenmitte erreicht. Es ist zwar ebenfalls bekannt, die Matte schon
vor dem Einlauf in die Doppelbandpresse durch Auf- oder Hindurchblasen
von Dampf oder mittels Hochfrequenz zu erwärmen. Auf diesem Wege kann
jedoch nur ein gewisser Anteil der für die Aushärtung der Platte benötigten Wärme eingebracht
werden, denn bei starker Erwärmung
vor dem Einsetzen des Preßdrucks beginnt
die Aushärtereaktion
des Bindemittels zu früh.
Etwa gebildete Bindungen werden bei dem anschließenden Einsetzen des Preßdrucks
wieder aufgebrochen. Der größere Anteil
der für
die Aushärtung benötigten Wärme muß also in
der Presse eingetragen werden und den Weg von den beheizten Preßflächen bis
in das Innere der Matte nehmen.
-
Eine
wesentliche Funktion bei der Aushärtung des Plattenwerkstoffs übt der sog.
Dampfstoß aus.
Bei der Berührung
der Matte mit den heißen Preßflächen oder
Pressenbändern
verdampft in der Matte enthaltene Feuchtigkeit schlagartig und es
verteilt sich der Dampf durch das die Matte bildende Partikelmaterial
und transportiert Wärme
in alle erreichbaren Zonen der Matte, wodurch die Wärmeverteilung
und die Geschwindigkeit des Aushärtens über die
gesamte Dicke des Plattenwerkstoffes gesteigert werden.
-
Um
die Ausbildung des Dampfstoßes
zu beeinflussen, ist es bekannt, die Feuchte und die Temperatur
innerhalb der Matte in Abhängigkeit
von den Betriebsparametern und der Art des Partikelmaterials zu
variieren [Aufsatz von A. Steffen „Entwicklung und Stand der
Optimierung und Modellierung der Heißpressung von Holzwerkstoffmatten" in Z. Holz als Roh-
und Werkstoff 54 (1996) S. 321–332;
DE 36 40 682 A1 ;
DE 44 23 632 A1 ;
DE 197 18 772 A1 ].
Ein gängiger
Aufbau einer Holzwerkstoffplatte sieht zwei Deckschichten, meist
aus feinerem Partikelmaterial, und eine Mittelschicht aus gröberem Partikelmaterial vor. Üblicherweise
wird in den äußeren Schichten des
Gesamtaufbaus der in die Presse gelangenden Matte eine höhere Partikelfeuchte
eingestellt als in der Mittelschicht. Dies kann durch Aufsprühen von Wasser
auf das untere Pressenband und auf die obere Deckschicht erfolgen.
Durch die höhere
Feuchte in der Nähe
der Außenseiten
im Verein mit der dort einsetzenden Aufheizung werden die entsprechenden Partikelschichten
voreilend plastifiziert, d.h. sie sind schon weicher, während das
Innere der Matte einer Zu sammendrückung zwischen den Preßflächen noch
größeren Widerstand
entgegensetzt. Dadurch entsteht ein Dichte- und Zugfestigkeitsprofil über die Plattendicke
mit Maxima an deren Außenseiten.
Dies ist erwünscht,
weil die Außenseiten
dadurch glatt und hart werden und sich durch die besonders zugfesten Außenseiten
eine Art Sandwicheffekt einstellt, der zu besonders biegesteifem
Plattenmaterial führt.
-
Diese
bekannte Verfahrensweise zur Verbesserung der Platteneigenschaften
hat jedoch nicht nur Vorteile. Die Feuchtigkeit an den Mattenaußenseiten
erhöht
das Risiko des Anklebens der Partikelmasse an derselben, so daß Trennmittel
eingesetzt werden müssen,
insbesondere bei bestimmten Leimsystemen wie dem PMDI-Leimen (Isocyanat-Leime). Auch
sind nicht alle Transportbänder,
die die aufgestreute Partikelmasse in die Presse überführen, für den Kontakt
mit besonders feuchter Partikelmasse geeignet und es müssen dann
geeignetere und entsprechend teurere Bänder eingesetzt werden. Die höhere Feuchtigkeit
an der Ober- und Unterseite der Matte konnte zu gegebenenfalls streifenförmigen Farbunterschieden
auf einer dieser Seiten und Unterschieden zwischen der Ober- und
Unterseite führen.
-
Bei
der bekannten Verfahrensweise ist demnach die höhere Feuchigkeit ausschließlich an
den beiden Außenseiten
der Plattenwerkstoffbahn gegeben. Die Ausbildung des Dampfstoßes ist
an die Wärmeübertragung
von den Preßflächen her
gebunden. Es konnte bisher nur soviel Feuchtigkeit in Dampf umgewandelt
und zur Bildung des Dampfstoßes
zur Wirkung gebracht werden, wie von den Oberflächen der sich bildenden Plattenwerkstoffbahn
her handhabbar war. Der Dampf dieses Dampfstoßes mußte durch das Partikelmaterial über eine
Strecke von etwa dessen halber Dicke vordringen, um die Partikelmasse
im Bereich der Mitte der Plattendicke zur Aushärtung zu bringen.
-
Aus
der
DE 198 22 487
A1 und der
DE
198 40 818 A1 ist es allerdings auch schon bekannt, Wärme vom
Inneren der Matte her zuzuführen,
indem die Matte durch ein quer über
die Mattenbreite reichendes Schwert parallel zu ihrer Oberfläche aufge schnitten
und z.B. Wasserdampf vom Inneren des hohlen Schwertes her in das
umgebende Mattenmaterial eingeblasen wird. Diese Verfahrensweise
ist jedoch apparativ aufwendig und bei bestimmten Mattenmaterialien
in ihrer Funktion nicht unproblematisch.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln die
aushärtungsfördernde
Wirksamkeit des Dampfes zu verbessern.
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe ist in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt in Anspruch 1,
in ihrem anlagemäßigen Aspekt
in Anspruch 7 wiedergegeben.
-
Die
rasche Dampfverteilung und damit Aufheizung der beleimten Partikelmatte
mit Hilfe des Dampfstoßes
hatte, wie erwähnt,
bei den bekannten Verfahrensweisen ganz von außen, d.h. von der oberen bzw.
unteren Flachseite der zusammengepreßten Partikelmatte her zu erfolgen,
was mit relativ großen
Transportstrecken für
den Wasserdampf verbunden war, bis die Mitte der Matte – in deren
Dickenrichtung gesehen – erreicht
war. Die Erfindung macht sich dem gegenüber den bereits erwähnten lagenweisen
Aufbau einer Matte zunutze, wie er seit langem unter anderen Aspekten
praktiziert wird, z.B. um eine Mittelschicht mit zwei feineren Deckschichten
zu versehen. Bei der Erfindung wird ein wasserhaltiges fluides Wirkmedium
bei der Lagenbildung durch Aufstreuen auf eine untere Lage aufgebracht
und dann durch die nächste
Lage zugedeckt. Die aufgebrachte Menge des wasserhaltigen fluiden
Wirkmediums findet sich also nunmehr im Innern der Matte – in deren Dickenrichtung
gesehen – und
kann von dort aus, wenn die Temperatur entsprechend gestiegen ist,
zur Dampfbildung und damit zum Wärmetransport
beitragen. Die Dampfquelle ist hierbei der Plattenmitte viel näher als
wenn der Dampf vollständig
von den Oberflächen
der Platte her erzeugt werden müßte. Da nicht
mehr die gesamte für
den Dampfstoß benötigte Wassermenge
an der Mattenoberfläche
vorhanden sein muß,
verringert sich das Risiko des Anklebens der Matte an den Pressenbändern bedeutend,
ist keine Zugabe von Trennmitteln erforderlich und sind keine besonderen
Transportbänder
erforderlich. Auch ist die Gefahr von Farbunterschieden verringert.
-
Ein
wichtiger Aspekt besteht auch darin, daß die aufgebrachte und danach
im Innern der Matte vorhandene Feuchte als freies Oberflächenwasser verfliegt,
welches unmittelbar für
den Dampfstoßeffekt
genutzt werden kann. Im Inneren der Partikel, z.B. im Inneren der
cellulosischen Fasern von Holzpartikeln vorhandene Quellfeuchte,
ist in ihrer Verdampfung verlangsamt, weil sie erst einmal aus den Fasern
austreten muß.
Für eine
stoßartige
Dampfentwicklung ist dieser Feuchteanteil daher weniger geeignet.
-
Mit
dem Ausdruck „wasserhaltiges
fluides Wirkmedium" soll
gemäß Anspruch
2 gemeint sein, daß auf
die Oberseite der jeweiligen Lage fein versprühtes Wasser, Heißwasser
oder Wasserdampf aufgetragen werden, der auf der Oberseite der Lage kondensiert
und lokal die Feuchte erhöht.
Auch Mischungen beider oder Mischungen mit Luft kommen in Betracht.
Auf jeden Fall muß es
sich überwiegend um
Wasser handeln, weil nur damit der angestrebte, durchgreifende Wärmetransport
erzielbar ist.
-
Die
im konkreten Fall benötigte
Wassermenge kann in der in Anspruch 3 genannten Größenordnung
liegen. Sie hängt
von vielen Anlage-, Produkt- und Verfahrensparametern ab und ist
im Einzelfall durch Versuche zu ermitteln.
-
Gemäß Anspruch
4 soll keine Oberseite einer unteren Lage im Bereich der Plattenmitte
liegen, d.h. es soll kein zugeführtes
wasserhaltiges Wirkmedium genau in den Bereich der Plattenmitte
gebracht werden. Eine solche Wassermenge würde die Aufheizung der Partikelmasse
im Bereich der Plattenmitte nur verzögern.
-
Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise schließt die zusätzliche
Befeuchtung von den Außenseiten
der Matte her nicht aus (Anspruch 5).
-
Gemäß Anspruch
6 können
den wasserhaltigen fluiden Wirkmedien die Plattenqualität beeinflussende
Zusätze
zugesetzt werden wie Leimabbindebeschleuniger, Leimaktivierer, Puffersubstanzen, Trennmittel
oder Formaldehydfänger,
die auf diese Weise ebenfalls im Innern der Partikelmatte zur Wirkung
gebracht werden.
-
Anspruch
7 ist auf die erfindungsgemäße Anlage
zur Herstellung von Plattenwerkstoffen gerichtet.
-
Der
Gedanke der Erfindung ist grundsätzlich davon
unabhängig,
ob die Pressflächen
Bestandteil einer intermittierend arbeitenden Presse wie einer Etagenpresse
oder einer kontinuierlich arbeitenden Presse, wie einer Doppelbandpresse,
sind. Maßgeblich
ist nur, daß die
Wärmeübertragung
in die Matte von aufgeheizten, an der Ober- und Unterseite der Matte
angelegten Flächen
ausgeht, die gleichzeitig den Druck aufbringen.
-
Gemäß Anspruch
8 ist die Doppelbandpresse jedoch eine bevorzugte Ausführungsform,
an der die Erfindung realisiert werden kann.
-
Die
Auftragung des wasserhaltigen fluiden Wirkmediums kann auf einfache
Weise mittels eines quer über
die Bahnbreite sich erstreckenden Sprührohrs erfolgen, welches geeignete
Ausgestaltungen wie feine Öffnungen,
Düsen oder
Schlitze aufweist (Anspruch 9). Es sind aber auch alle anderen,
zum gleichmäßigen Auftragen
von feinverteilter Flüssigkeit
bekannten Vorrichtungen einsetzbar, z.B. auch solche, die mit rotierenden
Verneblern arbeiten.
-
Das
Aufsprühen
des wasserhaltigen fluiden Wirkmediums erfolgt an der im Entstehen
begriffenen Matte, deren einzelne Lagen also noch lose sind. Es sollte
daher das Aufsprühen
des wasserhaltigen fluiden Wirkmediums die Streuung möglichst
nicht behindern bzw. verungleichmäßigen.
-
Diesem
Ziel gilt das Merkmal das Anspruchs 9, wonach die Streubereiche
und die Sprühbereiche sich
nicht überdecken,
sondern gewissermaßen
voneinander fernhalten. Dieses Merkmal ist jedoch nicht zwingend,
d.h. es sind auch Ausführungen
denkbar, bei denen die Sprüheinrichtung
im Bereich des Streustroms wirksam sind.
-
In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt;
-
1 zeigt eine Seitenansicht
der Streueinrichtung in einer Anlage zur Herstellung von Plattenwerkstoffen,
z.B: Spanplatten oder MDF-Platten;
-
2 zeigt eine schematische
Darstellung des darin realisierten Prinzips der Erfindung;
-
3 zeigt einen Teilquerschnitt
des rechten Randbereichs einer Doppelbandpresse.
-
In 1 ist eine als ganzes mit 100 bezeichnete
Streueinrichtung für
die Partikel einer Plattenwerkstoffplatte dargestellt. Mittels der
Streueinrichtung 100 ist eine mehrlagige Matte M aus den
Partikeln auf einem Förderband 1 herstellbar,
dessen oberes Trum 1' in
Richtung des Pfeiles 2 auf eine nicht dargestellte Doppelband- oder sonstige Presse
hinläuft,
in der die Partikelmasse unter Druck und Wärme zu einer den Plattenwerkstoff
ergebenden Bahn ausgehärtet
wird.
-
Die
Streueinrichtung 100 umfaßt in dem Ausführungsbeispiel
der 1 drei Streustationen 10, 11, 12,
die in der Laufrichtung 2 des Förderbandes 1 hintereinander
angeordnet sind, und mittels deren drei Lagen L1, L2 und L3 von
Partikelmasse übereinander
auf das obere Trum 1' des
Förderbandes 1 zu der
Matte M gestreut werden können.
Die Zahl von drei Lagen L1 bis L3 ist nur ein Merkmal des Ausführungsbeispiels,
bei welchem zwei äußere Deckschichten,
die von den Streustationen 10 und 12 gestreut
werden, und eine innere Schicht, die von der Streustation 11 gestreut
wird, vorhanden sind. Es könnten
auch mehr Lagen vorhanden sein. Allerdings sollte die Zahl der Lagen
möglichst
ungerade sein, damit im Bereich der Mittelebene der Matte M keine
Grenzschicht vorhanden ist und dort kein Wasser aufgesprüht wird.
Der Grund hierfür
wird noch erläutert.
Die die Deckschichten ergebenden Lagen L1 und L3 bestehen im allgemeinen
aus dem gleichen Material und sind gleich dick. Die die Mittelschicht
ergebende Lage L2 kann dicker sein.
-
Die
beleimte Partikelmasse für
die die Deckschichten ergebenden Lagen L1 und L3 wird im Sinne des
Pfeiles 5 aus einem Bunker zugeführt, in einem Hosenrohr 6 in
zwei Teilströme
geteilt und dann mittels Förderbändern 7 und 8 den
Streustationen 10 und 12 zugeführt. Entsprechend wird die
beleimte Partikelmasse für
die innere Lage L2 im Sinne des Pfeiles 15 zugeführt.
-
Zwischen
den Streustationen 10 und 11 bzw. 11 und 12 liegen
die Lagen L1 und L2 mit ihrer Oberseite nach oben offen. Die in
Laufrichtung 2 aufeinanderfolgenden Streustationen 10, 11 bzw. 11, 12 haben
in Laufrichtung 2 einen gewissen Abstand zueinander. In
diesem Abstandsraum sind oberhalb des oberen Trums 1' des Förderbandes 1 sich
quer über die
Bahnbreite erstreckende Sprührohre 9 vorgesehen,
mittels deren ein wasserhaltiges fluides Wirkmedium fein verteilt
und über
die Oberfläche
der einzelnen Lagen gleichmäßig auf
deren Oberseite aufgebracht werden kann.
-
Der
Vorgang ist im einzelnen aus der schematischen Darstellung der 2 ersichtlich. Der fallende
Partikelstrom der Streustation 10 ist mit 10' bezeichnet.
Die Streustation 10 baut die unterste Lage L1 auf dem im
Sinnes des Pfeiles 2 vorlaufenden oberen Trum 1' des Förderbandes 1 auf.
Der fallende Strom 11' der
Streustation 11 ergibt die Lage L2. Die fallenden Ströme 10' und 11' lassen in Laufrichtung 2 einen
Abstand 27 voneinander. In dem Abstandsraum, in dem Ausführungsbeispiel
in dessen Mitte, ist in einem geeigneten Abstand 28 oberhalb
der Oberseite der Lage L1 das Sprührohr 9 angeordnet,
welches einen sich verbreiternden Sprühstrahl 19 eines wasserhaltigen
fluiden Wirkmediums auf die Oberseite der Lage L1 richtet. Die Erstreckung
des Sprühstrahls 19 auf
dieser Oberfläche
in Laufrichtung 2 ist mit 23 bezeichnet. Das Sprührohr 9 ist
in dem Ausführungsbeispiel
so angeordnet, daß die
Grenzen des Sprühstrahls 19 auf
der Oberseite der Lage L1 Abstände 24, 25 von
den fallenden Partikelströmen 10', 11' einhält, so daß die Streuung
nicht gestört wird.
Für die
Anordnung der Sprührohre 9 zwischen den
Streustationen 11, 12 gilt das Entsprechende.
Es ist aber auch denkbar, Sprühroh re
im Bereich der fallenden Partikelströme 10', 11'... anzuordnen, wenn die Gleichmäßigkeit
der Streuung gewährleistet bleibt.
-
Das
wasserhaltige, fein verteilte Wirkmedium ist in 2 durch Pünktchen dargestellt. Dies soll jedoch
nicht bedeuten, daß es
sich um größere Tröpfchen handelt.
Das Wirkmedium soll vielmehr fein verteilt, d.h. fein versprüht oder
vernebelt sein.
-
Erforderlichenfalls
kann auch vor dem Einlauf des oberen Trums 1' des Förderbandes 1 auf das obere
Trum 1 mittels des Sprührohrs 16 und
auf die Oberseite der fertig gestreuten Matte M mittels des Sprührohrs 17 wasserhaltiges
Wirkmedium aufgebracht werden.
-
Das
durch die Sprührohre 9 aufgebrachte Wirkmedium
hat die Funktion, eine gewisse Wassermenge in das Innere der Matte
M zu bringen. Diese Wassermenge soll im Innern der die Matte M bildenden
Partikelmasse bei der in der Presse eintretenden Temperaturerhöhung verdampfen
und zur Verteilung der Feuchtigkeit über den die Partikelmasse durchdringenden
Wasserdampf und insbesondere zu der auf diesem Wege eintretenden
Temperaturerhöhung dienen.
Aus diesem Grund muß das
Wirkmedium „wasserhaltig" sein. Es kann sich
um versprühtes oder
vernebeltes Wasser handeln oder um Wasserdampf oder auch um eine
Wasserdampf-Luftgemisch. Der enthaltene Wasserdampf kondensiert
auf der im Streubereich noch kalten Partikelmasse, und zwar auf
der jeweiligen Oberseite der einzelnen Lage. Dies soll in 2 durch die an der jeweiligen Oberseite
wiedergegebenen schmale Pünktchenstruktur
symbolisiert sein. Es handelt sich also um Oberflächenwasser,
welches nicht sogleich in die Partikel eindringt und bei einer Temperatursteigerung ungehindert
wieder verdampfen kann. Der Pünktchenbereich
wird in Laufrichtung 2 etwas breiter, weil sich das aufgesprühte Wirkmedium
durch Kapillarkräfte
etwas in dem oberflächennahen
Bereich verteilt.
-
Am
linken Ende der 2 ist
zu sehen, daß sich
in dem Ausführungsbeispiel
mit drei Streustationen 10, 11, 12 über die
Dicke 26 der Matte M verteilt zwei im Innern der Matte
gelegene feuchte Zonen 20, 21 ergeben, deren Feuchte
bei entspre chender Temperatursteigerung verdampft und einen Nah-Dampfstoß-Effekt
herbeiführt,
bei welchem der gebildete Dampf nur relativ geringe Strecken zurückzulegen hat,
um alle Bereiche der Dicke 26 der Matte M zu erreichen
und aufzuheizen.
-
Aus
dieser Funktionsbeschreibung wird ersichtlich, daß ein Aufbau
der Matte M aus drei Schichten oder jedenfalls einer ungeraden Anzahl von
Schichten Vorteile hat. Im Bereich der Mittelebene 22 der
Matte M erfolgt keine innere Anfeuchtung durch die Sprührohre 9.
Dieser Bereich wird nämlich durch
den Dampfstoß aus
den benachbarten feuchten Zonen ohnehin erreicht, und zwar früher als
im Bereich der Mittelebene 22 vorhandenes Wasser auf Verdampfungstemperatur
käme. Dieses
Wasser müßte sogar
zusätzlich
aufgeheizt werden, so daß Wasser
im Bereich der Mittelebene sogar nachteilig wäre.
-
Die
Menge des durch das einzelne Sprührohr 9 auf
die darunter gelegene Oberseite einer Lage abzugebenden Wirkmediums
hängt sehr
von der Art und Größe der Partikel
und von dem verwendeten Bindemittel sowie von der Art der Presse
und den Parametern des Preßvorgangs
ab. Die Menge ist im Einzelfall empirisch zu ermitteln und liegt
im Bereich von 2 bis 200 g Wasser/qm Oberfläche der betreffenden Lage.
-
Gemäß 3 kann unterhalb der Längsränder des
Förderbandes 1 und
seitlich außerhalb
des Grundrisses an beiden Längsseiten
eine Auffangwanne 18 für
außerhalb
der Breite der Matte aufgesprühte
Flüssigkeit
FI vorgesehen sein, die sonst die Maschine verschmutzen würde.