DE19506353A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Benetzen mit einem Fluid - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Benetzen mit einem FluidInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Benetzen von Partikeln
mit einem Fluid nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und
eine Vorrichtung zum Benetzen von Partikeln mit einem Fluid
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 10. Derartige Ver
fahren und Vorrichtungen werden beispielsweise zur Beleimung
von Fasern im Zuge der Herstellung plattenförmiger Werkstoffe
aus Spänen und Fasern, insbesondere Faserplatten (Holzwerk
stoffplatten und Bauplatten aus mineralischen und/oder textilen
und/oder synthetischen Fasern) eingesetzt.
Ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung ist aus
der DE-OS 31 43 895 bekannt. Dort ist eine Beleimungszone zur
Beleimung von Spänen dargestellt, welche einen konstanten Quer
schnitt aufweist, wobei innerhalb des von den Partikeln durch
strömten Querschnittes eine Beleimungsdüse angeordnet ist. Es
hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Anordnung das Problem
der Leimfleckenbildung bei der Beleimung von span- und faser
förmigen Partikeln nicht beherrscht werden kann, da es mit der
bekannten Anordnung nicht gelingt, die zur Faserknäuelbildung
neigenden Partikel vor der Beleimung ausreichend aufzulockern
bzw. zu vereinzeln.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren
bzw. eine Vorrichtung gemäß oben genannter Gattung zu schaffen,
wodurch es möglich ist, bei geringem maschinellem Aufwand eine
wirtschaftliche Benetzung mit einem Fluid zu erreichen, welche
sich durch eine besonders gleichmäßige und feine Verteilung
auszeichnet. Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch ge
löst, daß innerhalb der Benetzungszone eine Auflockerung des
Partikelstromes durch die Reduzierung der Strömungsgeschwindig
keit erfolgt. Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung
gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 10 dadurch gelöst, daß
die Düsen in einem Bereich der Förderleitung angeordnet sind,
der eine diffusorartige Querschnittserweiterung aufweist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung durch das Erzeugen einer
turbulenten Strömung während der Benetzung wird eine so hohe
Auflösung des Partikelstromes erreicht, daß Einzelpartikel
benetzt werden können. Eine Knäuelbildung wird sicher vermie
den. Durch die plötzliche Reduktion der Strömungsgeschwindig
keit entsteht eine besonders hohe Turbulenz in der Benetzungs
zone, so daß eventuell vorhandene Partikelzusammenballungen
auseinander gerissen werden.
Die Partikelauflösung kann noch erhöht werden, wenn der Benet
zungszone ein Beschleunigungsabschnitt mit reduziertem Durch
messer vorgeschaltet ist, da hierdurch der Effekt der stoßarti
gen Umwandlung einer schnellen laminaren Strömung in eine lang
same turbulente Strömung verstärkt wird.
Ein besonders geeignetes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die
Beleimung von Fasern, insbesondere von Holzfasern. Denn durch
die extrem hohe Auflösung des Partikelstromes, in diesem Falle
eines Faserstromes, ist es sogar möglich bereits getrocknete
Fasern, welche in besonderen Maßen zur Klumpen- bzw. Knäuelbil
dung neigen, im Luftstrom wirtschaftlich und gleichmäßig zu
beleimen. Bisher wurde wegen der problematischen Knäuelbildung
die Beleimung mit feuchten Fasern
durchgeführt, die dann anschließend getrocknet wurden. Die
Fasertrocknung nach der Beleimung hat den großen Nachteil, daß
dabei 5 bis 15% der eingesetzten Leimmenge durch Voraushärtung
und Verflüchtigung verloren gehen, wobei zusätzlich zu beachten
ist, daß der der Leimmenge proportionale Formaldehydanteil die
Trocknerabluft belastet und aufwendige Umweltschutzmaßnahmen
verursacht. Die Beleimung bereits getrockneter Fasern hat dar
überhinaus den Vorteil, daß durch die niedrigere Feuchte (5 bis
12%) der Einfluß des PH-Wertes auf das Harz stark reduziert
ist.
Um die Feuchte des Materialstroms nach der Beleimung regeln zu
können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgese
hen, daß in dem Materialstrom Dampf injiziert werden kann.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn im Verfahren bzw. in der
Vorrichtung eine Wägestation zur Bestimmung der tatsächlich
vorhandenen Durchsatzmenge vorgesehen ist, welche als Eingangs
größe zur Regelung der einzusprühenden Fluidmenge und/oder der
Fluidzusammensetzung dient.
Um ein Anpacken des Benetzungsfluids an der Förderleitung im
Bereich der Benetzungszone zu vermeiden, ist es von Vorteil,
wenn die Wandungen der Benetzungszone temperierbar sind. So
kann beispielsweise beim Einsatz der Erfindung als Beleimungs
station eine Taupunktsunterschreitung an der inneren Mantel
fläche durch Kühlung erreicht werden, wodurch ein Anbacken des
Leimes sicher verhindert wird.
Eine besonders feine Benetzbarkeit wird außerdem dadurch begün
stigt, daß eine Station zur Beeinflussung des Ladungszustandes
der strömenden Partikel vorgesehen ist, was in Kombination mit
einem bestimmten Ladungszustand des Benetzungsfluids die Ver
bindung zwischen Fluid und Partikeln verbessert und somit eine
Fleckenbildung verhindert.
Um lastunabhängig, also bei sich verändernder Durchflußmenge an
Fluid, stets einen gleichmäßig feinen Sprühnebel erzeugen zu
können, ist es von Vorteil, wenn die Einsprühung des Fluids
durch an sich bekannte Rücklaufdüsenlanzen erfolgt.
Wird die Förderleitung mit einem vorgewärmten Luftstrom be
schickt, wobei die Lufttemperatur unter 100°C, vorzugsweise
etwa zwischen 50 und 70°C liegt, so ist eine gleichmäßigere
Partikelfeuchte, insbesondere bei Holzfasern, erreichbar; fer
ner ist es möglich in einer zweiten Trocknerstufe zu beleimen
und es lassen sich auch ohne Dampfzugabe bei der Herstellung von
Holzfaserplatten die Presszeiten verkürzen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor
gesehen, daß die Benutzung mit einem vorgewärmten Bindemittel
erfolgt. Die Bindemitteltemperatur sollte unterhalb 80°C, ins
besondere bei etwa 40-60°C, liegen. Diese Maßnahme ermöglicht
es, mit einem geringeren Anteil Verdünnungswasser zu arbeiten,
wodurch sich wiederum Trocknerleistung einsparen läßt. Auch
können dadurch Bindemittel mit einem höheren Festharzanteil
eingesetzt werden. Dieses Bindemittel wird weniger stark von
den Partikeln aufgesaugt, wodurch das sogenannte "Wegsacken"
vermieden wird. Die Bindemittelviskosität bleibt durch die
Erwärmung auch ohne Verdünnung in einem Bereich, in dem eine
optimale Vernebelung durch die Düsen erfolgen kann.
Weitere vorteilhafte Merkmale sowie der Aufbau und die Funk
tionsabläufe der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Hierzu zeigt Fig. 1 in einer schematischen Übersichtsdarstel
lung den Einsatz der Erfindung zur Faserbeleimung im Zuge der
Herstellung von Faserplatten, Fig. 2 zeigt einen die erfin
dungsgemäße Vorrichtung enthaltenden Abschnitt der Förderlei
tung.
Fig. 1 zeigt als Blockdiagramm einen Ausschnitt aus einer
Anlage zum Herstellen von Holzwerkstoffplatten aus Holzfasern
oder beispielsweise MDF-Platten aus Holzfasern. Hierbei werden
die zuvor aufbereiteten Fasern zunächst einem Trockner 1 zu
geführt, von wo aus sie mittels Lufttransport 2 in einen Faser
bunker 3 gelangen. Nun erfolgt eine Feuchtemessung 4, deren
Ausgangssignal den Trockner 1 steuert. Bevor die Fasern pneuma
tisch durch eine Förderleitung transportiert die Benetzungszone
6 erreichen, durchlaufen sie eine Massenbestimmungsstation 5,
welche als Bandwaage oder als Massenstrommeßeinrichtung ausge
führt sein kann.
In der Benetzungszone 6 ist mindestens eine später beschriebene
Beleimungsdüse angeordnet, welche in die Förderleitung einsprü
hen kann. Hierzu ist die Beleimungsdüse mit einer Hochdruckpum
pe 6a verbunden, welche aus einem Vorlagebehälter 6b gespeist
wird. Nach der Beleimung, die später noch anhand Fig. 2 be
schrieben wird, durchlaufen die beleimten Fasern den Sichter 7
und werden anschließend pneumatisch (Lufttransport 8) dem
Streubunker 9 zugeführt, der der Formstation 10 zugeordnet ist.
Dort werden die beleimten Fasern zu einer Matte gestreut und
anschließend zu Platten verpreßt.
Fig. 2 zeigt einen Abschnitt der Förderleitung zwischen der
Massenbestimmungsstation 5 und dem Sichter 7, welcher die Be
netzungszone 6 beinhaltet. Hierzu ist in die Förderleitung 20,
die einen Durchmesser d₁ besitzt ein Reduzierstück 21, ein
Zwischenrohr 22 sowie ein Diffusorabschnitt 23 integriert. Das
Reduzierstück 21 verjüngt sich in Förderrichtung gesehen ent
sprechend einer Venturidüse auf den Durchmesser d₂ des Zwi
schenrohres 22. Der Durchmesser d₂ des Reduzierstückes 22 ist
etwa 25 bis 35% geringer als der Durchmesser d₁ der Förderlei
tung 20. Der Diffusorabschnitt 23 erweitert sich in Strömungs
richtung gesehen zunächst bauchförmig auf einen Durchmesser d₃,
welcher ca. 10 bis 70% größer als der Durchmesser d₁ der För
derleitung 20 ist. Diese Erweiterung erfolgt auf einer Länge
l₃; an diese Erweiterung schließt sich über eine Länge l₄ eine
Verjüngung auf einen kleineren Durchmesser an, der wiederum dem
Durchmesser d₁ der Förderleitung 20 entspricht, an welche der
Diffusorabschnitt 23 angeflanscht ist.
Noch in einem Bereich des Diffusorabschnittes 23, in welchem
sich der Querschnitt vergrößert, sind mehrere, gleichmäßig am
Umfang verteilte Beleimungsdüsen 24 derart angeordnet, daß alle
vorbei strömenden Fasern mit gleicher Wahrscheinlichkeit von dem
eingesprühten Leimnebel gleichmäßig benetzt werden. Um dies
sicher zu erreichen, ist der Sprühkegel einer jeden Beleimungs
düse sowie ihre Ausrichtung α in Bezug auf die horizontal ver
laufende Mittelachse der Förderleitung verstellbar vorgesehen.
Die Beleimungsdüsen 24 sind als an sich bekannte Rücklaufdüsen
lanzen ausgebildet, die sicherstellen, daß unabhängig von der
sich im zeitlichen Verlauf ändernden Durchflußmenge, selbst
tätig, immer ein gleichmäßig feiner Sprühnebel erzeugt wird.
Der Diffusorabschnitt besteht aus hochwertigen, porendichtem
und poliertem Material, um Leimablagerungen zu verhindern. Um
an der inneren Mantelfläche des Diffusorabschnittes eine Tau
punktsunterschreitung zu erhalten, die ebenfalls ein Anbacken
des Leimes verhindert, ist der Diffusorabschnitt von mehreren
Kühlrohrwicklungen 25 mit einem Kühlmittelzulauf 26 und einem
Kühlmittelablauf 27 umgeben. Zur Vermeidung des Anbackens ist
es auch von Vorteil, eine Auskleidung der Benetzungszone mit
einer geschmeidigen Trennfolie vorzunehmen. Auch könnte die
Auskleidung mit einer Doppelfolie erfolgen, durch die dann eine
Temperierflüssigkeit geleitet werden kann.
Die in der horizontal verlaufenden Förderleitung 20 pneumatisch
geförderten Fasern werden beim Erreichen des Reduzierstücks 21
beschleunigt und erreichen im Zwischenrohr 22 ihre maximale
Geschwindigkeit v₂. Dabei bildet sich eine laminare Strömung
aus. Beim Einströmen in den Diffusorabschnitt 23 werden die
Fasern abrupt auf die Geschwindigkeit v₃ abgebremst, so daß
sich eine turbulente Strömung einstellt. Hierdurch wird der
Faserstrom sehr stark auf gelockert, so daß das geförderte Mate
rial als Einzelfaser vorliegt. Eventuell zuvor gebildete Faser
knäuel werden aufgelöst. Dieser fein aufgelöste Faserstrom
durchläuft in der Benetzungszone (dies entspricht etwa dem
Abschnitt 13), den von den Beleimungsdüsen 24 eingesprühten
Leimnebel. Dort werden die einzelnen Fasern gleichmäßig mit dem
feinen Leimnebel benetzt.
Dadurch, daß die Fasern der Benetzungszone bereits getrocknet
zugeführt werden, kann die Beleimung bei Raumtemperatur statt
finden, wodurch die einzusetzende Leimmenge pro Fasermenge auf
einen wirtschaftlich günstigen geringen Wert eingestellt werden
kann. Es ist selbstverständlich, daß die Beleimung auch in
einem vorgewärmten Luftstrom mit Temperaturen unter 100°C
vorzugsweise 50 bis 75°C durchgeführt werden kann, um möglichst
viel Wärmeenergie in die zu streuende Fasermatte zu bringen.
Darüberhinaus können Bindemittel eingesetzt werden, die auf
Isocyanatbasis aufgebaut sind und die sich bei herkömmlicher
Beleimung aufgrund ihrer Empfindlichkeit in Bezug auf Feuchte
und Temperatur nicht eignen.
In einem vor der Beleimungszone liegenden Bereich der Förder
leitung 20 sind nicht dargestellte in die Förderleitung ragende
Ionisierungsstäbe angeordnet, mit denen der elektrische La
dungszustand der Fasern beeinflußt werden kann. In Verbindung
mit einem entgegengesetzten Ladungszustand des Leimes steigert
dies die Beleimungsqualität und den Wirkungsgrad. An geeigneter
Stelle sind ebenfalls nicht dargestellte Dampfinjektoren in der
Förderleitung vorgesehen, um die Faserfeuchtigkeit exakt regeln
zu können.
Es versteht sich von selbst, daß die Förderleitung 20, das
Reduzierstück 21, das Zwischenrohr 22 und der Diffusorabschnitt
23 statt der beschriebenen rotationssymmetrischen Querschnitte
auch eine vieleckige Querschnittsform aufweisen können. Auch
muß der Diffusorabschnitt 23 und/oder das Reduzierstück 21
nicht zwangsläufig den beschriebenen stromlinienförmigen Ver
lauf aufweisen, sondern es können auch Querschnittssprünge
oder- rampen eingesetzt werden.
Claims (27)
1. Verfahren zum Benetzen von Partikeln mit einem Fluid mit
folgenden Verfahrensschritten:
- a) Zuführen der Partikel aus einem Bunker in eine Förderleitung (20),
- b) pneumatisches Fördern innerhalb dieser Förderlei tung zu einer Weiterverarbeitungsstelle und
- c) Besprühen der in der Förderleitung (20) strömenden Partikel in einer Benetzungszone, dadurch gekenn zeichnet,
daß innerhalb der Benetzungszone (23) eine Aufloc
kerung des Partikelstromes durch eine Reduzierung
der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor
der Benetzungszone (23) ein Leitungsabschnitt (21, 22) vor
gesehen ist, in welchem eine Erhöhung der Strömungsge
schwindigkeit der Partikel erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Partikel vor Erreichen der Benet
zungszone eine Trocknereinrichtung (1) durchlaufen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Verfahrensschritt vorgesehen ist,
in welchem dem Partikelstrom Dampf beigegeben werden kann.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem weiteren Verfahrensschritt
eine Bestimmung der Durchsatzmenge der Partikel erfolgt,
welche als Eingangsgröße zur Regelung der einzusprühenden
Fluidmenge und/oder der Fluidzusammensetzung dient.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der Benetzung der Partikel ein
Verfahrens schritt zur Steuerung des Ladungszustandes der
Partikel vorgesehen ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Benetzungsfluid Bindemittel ver
wendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Benetzungszone
derart temperierbar ist, daß die Innenflächentemperatur der
Benetzungszone unterhalb des Taupunktes liegt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Benetzung bei Temperaturen unter
100°C vorzugsweise bei 50 bis 75°C erfolgt.
10. Vorrichtung zum Benetzen von pneumatisch geförderten Par
tikeln mit einem Fluid, wobei das Fluid mittels mindestens
einer Düse in eine von den Partikeln durchströmte Förderlei
tung eingesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
mindestens eine Düse (24) in einem Bereich der Förderlei
tung angeordnet ist, der eine diffusorartige Quer
schnittserweiterung (23) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Förderleitung in Strömungsrichtung gesehen vor der
diffusorartigen Querschnittserweiterung (23) einen Ab
schnitt mit reduziertem Querschnitt (22) aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Benetzungszone (23) eine
Trocknungseinrichtung (1) vorgeschaltet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Förderleitung Injektoren zum
Einspeisen von Dampf enthält.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Bestimmung
der Durchsatzmenge der Partikel vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Fluidmenge und/oder -zusam
mensetzung steuerbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Benetzungs
zone (23) temperierbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß vor der Benetzungszone Ionisie
rungseinrichtung angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die maximale Querschnittsfläche
in der Benetzungszone (23) größer ist als der Querschnitt
der Förderleitung (20).
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Fluid mittels Rücklaufdüsen
lanzen eingesprüht wird.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Sprühkegel der Düsen ver
stellbar ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Düsen (24)
relativ zum Förderstrom verstellbar ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zum Besprühen mehrere am Umfang
der Benetzungszone (23) verteilte Düsen (24) angeordnet
sind.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Benetzung während einer hori
zontalen pneumatischen Förderung der Partikel erfolgt.
24. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Förderleitung (20) mit vorgewärmter
Luft beschickt wird und gegen Wärmeabstrahlung isoliert
ist.
25. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Benetzung mit einem vorgewärmten
Bindemittel erfolgt.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch ihre Verwendung zur Beleimung von Fasern
im Zuge der Herstellung von Faserplatten.
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