DE2442206A1 - Verfahren zur herstellung von holzfaserplatten nach der nassen methode mit geschlossenem rueckwassersystem - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl. \ng. H. Heuok- O/ / OOflC

Dipl. Phys W Schlitz Z H H Z Z U D

Dipl. Ing. E. Graalfs Dipl. Ing. W. Wehnert Dipl. Phys. W. Carstens 8 München 15

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ISOREL S.A.

3,Avenue General de Gaulle
92 - Puteaux, Frankreich

und
Stig Daniel Seiander

Fredrikshovsgatan 5 "/

S-115 22 Stockholm,Schweden 2. September 1974

Anwaltsakte M-3243

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON HOLZFASERPLATTEN NACH DER NASSEN METHODE MIT GESCHLOSSENEM RUCKWASSERSYSTEM.

Die Erfindung bezieht sich auf die nach der nassen Methode erfolgende Herstellung von geformten Körpern aus lignozellulosehaltxgem Materials für die in der Fortsetzung die gemeinsame Benennung Holzfaserplatten (harte, halbharte oder poröse) benutzt wird. Diese Herstellung umfasst im wesentlichen folgende Arbeitsstufen:

1. Herstellung von Faserstoff, der

2. in Rückwasser (Prozesswasser) aufgeschwemmt und

3 ο durch mechanische Entwässerung, und zwar Abrinnenlassen oder Auspressen, oder eine Kombination dieser Massnahmen, zu Nassbogen oder -rohlingen geformt wird,

4. Trocknung der Nassbogen oder -rohlinge durch Wärmezufuhr,

5. Wärmebehandlung und Konditionierung und

6. Rückführung von mechanisch abgetrenntem Wasser·in das Rückwassersystem zur Herstellung einer neuen Faseraufschwemmung. ·

Damit es in einer solchen Herstellungskette möglich sein soll, mit einem ganz geschlossenen Rückwassersystem zu arbeiten, somit ohne Ablassen von Prozesswasser in die Umgebung, muss

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das einkommende Fasermaterial einen Trockengehalt haben, der wesentlich höher ist als der des Massbogens oder -rohlings, bevor dieser durch Wärmebehandlung unter mechanischem Druck bzw. Wärmebehandlung ohne Druck zu der gewünschten Dichte endgetrocknet wird.

Bei der Herstellung von z.B. harten Faserplatten ist der Druck bei der Heisspressung gewöhnlich hoch und ist oft ein Trockengehalt von 50 % in dem Nassbogen oder -rohling nach der, Beendigung der mechanischen Auspressung erforderlich, damit das verbleibende Wasser durch Verdampfen zum Entweichen gebracht werden kann. Ein so hohe Trockengehalt vor der Verdampfung lässt sich auf einer herkömmlichen Nassformmaschine nicht erzeugen, weil diese gewöhnlich keinen höheren Trockengehalt als 3 0 - 4 0 % liefert. Eine Erhöhung des Trockengehalts von 30 % auf 55 % lässt sich nur in Hochdruckpressen, z.B. in Planpressen, unter

2 dafür erforderlichem Druck, z.B. 50 - 7 5 kg/cm , erzielen.

Diese Entwässerung kann daher in einer gesonderten Presstufe vor der Warmpressung vorgenommen werden oder auch in einer direkt an die Formmaschine angebauten Pressparti. Es ist aber, auch durchaus möglich, das letzte mechanische Auspressen von Wasser in der Heisspresse durchzuführen, sofern das zum Abrinnen gebrachte Wasser gesammelt und in das Rückwassersystem zurückgeführt wird. Wegen der hohen Wärme in der Heisspresse ist dies jedoch mit gewissen Nachteilen durch das Auftreten von sirupartigen bzw. harzartigen Belägen verknüpft.

Wie bereits hervorgehoben, muss das einkommende Holzfasermaterial einen wesentlich höheren Trockengehalt haben als der Nassbogen oder -rohling vor der Endtrocknung, wenn die Formung des Nassbogens oder -rohlings in einem völlig geschlossenen Rückwassersystem durchführbar sein soll. Bei der Herstellung von Hartplatten muss daher der Trockengehalt der Faser vor der Aufschwemmung auf 6 0 - 7 5 % gebracht werden. Ein hoher Trockengehalt des Fasermaterials ermöglicht es, gewisse Mengen an Frischwasser z.B. aus druckwasserfesten Behältern usw. zuzuführen, ohne das ein Überschuss an Rückwasser entsteht.

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Geht man von sehr trockenem Holz mil: einem Trockengehalt von 7 0 - 8 0 % aus, den man durch Lagerung oder künstliche Trocknung des Holzes erhalten haben kann, ist es möglich, Faserstoff mit genügend hohem Trockengehalt herzustellen. Für gewöhnlich hatte das Holz jedoch einen so hohen Feuchtigkeitsgehalt, oder muss so viel Wasser bei der Zerfaserung zugesetzt werden, dass der Trcckengehalt des Fasermaterials zu niedrig wird.

Der Faserstoff kann selbstverständlxch auf alle bekannten und zv/eckgeeignetenWeisen getrocknet werden; jedoch ist es angebracht , um einen gleichbleibenden und genügend hohen Trockengehalt des Fasermaterials sicherzustellen, den Faserstoff nach der Lehre der Dt-OS 2 211 316 herzustellen, wonach das Holz in einer Atmosphäre von gesättigtem Dampf zerfasert und der dadurch erhaltene Faserstoff kontinuierlich auf einen Trockengehalt getrocknet wird, der innerhalb weiter Grenzen zwischen z.B. 40 und 90 %, für gewöhnlich zwischen 60 und 75 %, liegen kann, und danach in umgewälztem Rückwasser, gegebenenfalls unter Zusetzung von etwas Frischwasser, aufgeschwemmt, geformt und gepresst oder lediglich getrocknet wird. Erfolgt die Trocknung des Fasermaterials auf einen geeigneten Trockengehalt, lassen sich mit einem völlig geschlossenen Rückwassersystem Faserplatten ohne Ablassen von Prozesswasser herstellen, wodurch sich ein vom Gesichtspunkt des Umweltschutzes einwandfreies Verfahren ergibt.

Die Zerfaserung unter Druck und bei erhöhter Temperatur erfolgt für gewöhnlich im Temperaturbereich von 16 0 - 170 C. Hierbei wird die Auslösung von organischem Stoff verhältnismässig hoch, und zwar in einer Grössenordnung von 7 - 10 %, und demzufolge wird das umgewälzte RUckwasser allmählich mit ausgelöstem organischem Stoff angereichert. Deswegen empfiehlt sich die Anwendung einer niedrigeren Temperatur, wie zwischen 13 0 und 150 C, und eine kurze Vorwärrazeit, wodurch sich die Auslösung" auf etwa U - 5 % begrenzen lässt. Hierdurch wird ein Rückwasser mit niedrigerer Konzentration an gelösten organischen Stoffen erhalt an. Man muss jedoch damit rechnen, dass das Rückwasser einen verhältnismässig hohen Gehalt an hydrolisierter

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Hemizellulose, Dextrinen, niedrigmolekulärem Lignin und auch an Harzen haben wird. Diese verschiedenen Stoffe verursachen Niederschläge und/oder Flockenbildung im Rückwasser und können auf der fertigen Faserplatte Flecken erzeugen, die eine Senkung der Güteklasse bewirken und ausserdem bei Wärmebehandlung der gepressten Platte Brände entstehen lassen.

Nun hat es sich überraschenderweise erwiesen, dass die Entstehung von Flecken und die Verursachung von Bränden in einem völlig geschlossenen Rückwassersystem dadurch verhindert werden, dass das Rückwasser homogenisiert wird und Flocken und Niederschläge durch wirksame Umrührung feinverteilt werden, vorausgesetzt, dass dem Rückwasser gleichzeitig Formaldehyd zugesetzt wird. Diese ausserordentlich bedeutsame Wirkung hat sich bei Betrieb in fabriksmässigem Umfang bestätigt. Gemäss der Erfindung lassen sich demnach ganz einwandfreie Holzfaserplatten ohne Flecken und mit gleichmässiger Färbung in einem völlig geschlossenen Rückwassersystem herstellen, sofern der wässerigen Aufschwemmung intermittent oder kontinuierlich Formaldehyd zugemischt wird, und zwar vorzugsweise in einer Menge von 0,02 0,20 % des Fasergewichts, und sofern etwa gebildete Flocken oder vorhandene Niederschläge zerschlagen und feinverteilt werden, derart, dass sich ein homogenes Rückwasser ergibt. Die Homogenisierung erfolgt am einfachsten durch Einsetzen von wirksamen Rührwerken oder Dispergierapparaten in die RÜckwassersammelbehälter. Die Gegenwart des Formaldehyds ist entscheidend dafür, dass die nachteilige Wirkung der Niederschläge sozusagen unschädlich gemacht wird. Bei Betrieb in einem geschlossenen Rückwassersystem bei einer Temperatur von 65 - 75°C oder höher liegt normalerweise keine Gefahr für Schleimbildung vor. Dies ist dagegen bei Arbeiten mit niedrigerer Temperatur, wie etwa UO — 65 C, der Fall. In diesem Temperaturbereich lässt sich die Schleimbildung nur durch den Zusatz von Formalin, d.h. Formaldehyd in wässeriger Lösung, beherrschen.

Eine niedrige Temperatur des Rückwassers kann jedoch unter gewissen Umständen grosse Bedeutung haben, z.B. wenn es

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gilt, die Dampfbildung bei der Formung zu vermindern, um dadurch die Luft und die Arbeitsplatzverhältnisse in der Formstation zu verbessern, ein Vorteil, der eine wertvolle unmittelbare Folge der hier vorgeschlagenen Behandlung des Rückwassers darstellt.

Das in der vorgeschlagenen Weise behandelte Rückwasser lässt sich auch ohne die Gefahr von Bakterienangriffen lagern.

Um die Güte des RUckwassers noch weiter zu verbessern, kann man es zusätzlich zu der vorgeschlagenen Behandlung filtrieren oder in einer Schlammschleuder behandeln.

Um die Niederschläge weiterhin zu vermindern, ist es zweckmassig, das pH der Faseraufschwemmung durch Zusatz von alkalischen Stoffen auf 3,0 - 4,5, in der Regel 3,6 - 4,0, herabzusetzen und danach Al- und Fe-Ionen zwecks Bindung ausgelöster Harze und anderer organischer Stoffe an das Fasermaterial zuzusetzen.

Ein weiterer Vorteil des völlig geschlossenen Rückwassersystems besteht darin, dass man beim Zusatz von Farbpigmenten, Kunststoffen, Wachsen und/oder Brandschutzmitteln, z.B. verschiedenen Salzen, mit der geringstmöglichen Menge an Zusatz- . mitteln arbeiten kann, oder, falls ein Überschuss an Zusatzndtteln vorhanden ist, Verluste an diesen vermeidet.

Dasselbe Verfahren hat sich bei sich über längere Zeitabschnitte erstreckendem, fabriksmässigem Betrieb auch für die Herstellung von porösen Holzfaserplatten anwendbar erwiesen, obgleich dabei kein Heisspressen vorkommt, sondern der gesamte Wassergehalt des Nassbogens oder -rohlings nach der Formung durch Verdampfung in Rollentrocknern oder ähnlichen Vorrichtungen entfernt wird. Voraussetzung für die Erzielung dieses Ergebnisses ist auch hier, dass das eingehende Fasermaterial vor der Aufschwemmung einen Trockengehalt hat, der- höher ist als der Trockengehalt des Nassbogens oder -rohlings nach der Formung und'vor der Endtrocknung.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf in den anliegenden Zeichnungen als Fig. 1-3 dargestellte Herstellungsflussbilder für drei Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. In den verschiedenen Figuren haben dieselben oder gleichwertige Teile dieselben Bezugszeichen erhalten.

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Von einem Rohstoffvorrat, wie einem Holzlager 10, wird das Ausgangsmaterial einer Vorrichtung 12 zugeführt, in der es in kleinere Stücke zerteilt, z.B. zu Hackstücken zerkleinert
wird. Das zerkleinerte Material wird dann einem Lagersilo 14
durch eine Leitung 16 zugeführt. Von hier gelangen die Hackstücke in eine Zerfaserungsstation 18, wo sie einer oder mehreren
Behandlungsstufen zerfasert bzw. raffiniert werden. Die Zerteilung von Rohstoff zu Faserstoff kann entweder unter
atmosphärischen Bedingungen oder unter Überdruck bei erhöhter Temperatur, und dann vorzugsweise in Dampfatmosphäre, vorgenommen werden.

Sodann wird der Faserstoff durch eine Leitung 20 dem
Inneren einer Trockenstation 22 zugeführt, durch die ein Gas
bzw. Luft unter erhöhter Temperatur hindurchgeht. Die Erhitzung dieses Gases kann in einem Wärmeaustauscher 24 mit Hilfe von
Dampf oder Heisswasser erfolgen. Denkbar ist auch, das heisse Gas in einem Heizapparat zu erzeugen. Die heissen Gase werden mit Hilfe eines Ventilators 28 durch die Trockenstation 22 zu einem Fliehkraftabscheider 26 gesogen, wobei der durch die
Leitung 20 austretende Faserstoff mitgerissen und in der Trockenstation auf einen Trockengehalt getrocknet wird, der höher ist als der/nach der^lerzten mechanischen Trocknungsstufe während des späteren Teils der Behandlung, wie weiter unten näher
erläutert werden wird. Der durch die Trocknung freigesetzte
Wasserdampf entweicht aus dem Fliehkraftabscheider 26 und den Ventilator 28 in die freie Atmosphäre. Der getrocknete Faserstoff fällt in einen Stoffkasten 30 hinab, wo er in eine wässerige Aufschwemmung überführt wird, und zwar mit Hilfe von aus einer Leitung 32 entweder dem Fliehkraftabscheider 26 oder dem Stoffkasten 30 unmittelbar zugeführtem Rückwasser. Die Stoffaufschwemmung wird mittels einer Pumpe 33 und durch eine Leitung 34 zu einer Formstation 36 für Plattenrohlinge gepumpt. Diese Station arbeitet in an sich bekannter Weise durch Entwässerung, wie Wasserentzug durch ein über eine endlose Bahn bewegliches Siebtuch 38. Hierbei wird die Hauptmasse des als Förderflüssigkeite dienenden Rückwassers abgeschieden und über einen Trog

in einem Rückwasserbehälter 42 gesammelt.
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Bei der Ausfiihrungsform nach der Fig. 1 werden die Plattenrohlinge einorweiteren mechanischen Auspressung von Wasser in flüssigem Zustand in einer Vorpresse 44 unterworfen. In dieser Presse ausgepresstes Rückwasser wird über einen Trog 46 in einem zweckmässig gesondertem Rückwasserbehälter 48 gesammelt. Dieser Behälter steht über eine Leitung 50 und eine Pumpe 52 mit dem Hauptrückwasserbehälter 42 in·Verbindung.

In einer kombiniert mit Wärme und Druck arbeitenden ' Presse 54 erfolgt dann die Endtrocknung der Platten. Deren Trockengehalt ist vor dieser Presse so weit herabgesetzt worden» wie auf z.B. 50 - 55 %, dass alles im Inn<**i verbliebene Wasser in Dampf form entweicht." Die Behandlungskette enthält schliesslich in an sich bekannter Weise eine Station 56 für. Wärmebehandlung,' ' eine Station 58 für Konditionierung und eine Station 60 für Aufsägen des Rohlings.

Gemäss der Erfindung sind in dem Rückwassersammelbehälter 42 bzw. dem Sammelbehälter 48 ein oder mehrere, motorgetriebene Rührwerke 62 bzw. 64 vorgesehen, die .das Rückwasser mit in diesem mitfolgenden festen Stoffen in ständiger, kräftiger Umrührung halten, derart, dass das Rückwasser homogenisiert und der Entstehung von Niederschlägen bzw. der Bildung von Flocken in den Sammelbehältern wirksam entgegengearbeitet wird. Wenn daher das Rückwasser über eine Pumpe 66 und die Leitung 32 zu dem Fliehkraftabscheider 26 bzw. dem Stoffkasten 30 zwecks Bildung neuer wässeriger Aufschwemmung vorgetrockneten Faserstoffs zurückgeführt wird, sind die in dem Rückwasser gelösten bzw. in dieses eingemischten Stoffe homogen.in der Aufschwemmung verteilt, wenn diese zu der Formstation 36 weitergeht. Zugleich wird Formalin, d.h. Formaldehyd in wässeriger Lösung, aus einem Tank 68 und durch eine Leitung 7 0 dem Rückwassersammelbehälter 42 in zweckmässig dosierter Menge zu dem oben näher erläuterten Zweck zugeführt. Durch den Zusatz von Formaldehyd werden die im Rückwasser mitfolgenden Stoffe zersetzt bzw. umgewandelt, derart, dass sie in der fertigen Platte nicht mehr merkbar sind. Das starke Umrühren in den Behältern 42 und 48 stellt, sicher, dass sich auch das Formalin gleichmassig im Rückwasser verteilt.

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Vorzugsweise haben die Rückwassersammelbehälter 42 bzw. 48 einen so grossen Rauminhalt, dass sie die ganze in dem System umgewälzte Rückwassermenge aufnehmen können, sodass auch in Falle einer ungewollten Unterbrechung des Betriebs kein Rückwas"5?r in einen Rezipienten, z.B. ein natürliches Gewässer, auszutreten braucht.

In der Trockenstation 22 wird so viel Wasser aus dem Faserstoff entfernt, dass sich dessen Trockengehalt vor der Heisspresse 54 niedrig genug halten lässt, um das Austreiben von Wasser in der Heisspresse ausschliesslich in Dampfform zu erlauben. Als Beispiel sei erwähnt, dass, falls der Trockengehalt vor der Heisspresse der Grössenordnung 50 - 55 % zugehört, er sich hinter der Trockenstation 22 auf 65 - 75 % belaufen kann. Daher ist es auch möglich, in gewissem Ausmass Frischwasser z.B. durch eine Leitung 7 2 einer Düsen- oder Spritzvorrichtung 74 an der Formstation 3 6 zuzuführen, z.B. um die Oberflächeneigenschaften von harten Faserplatten zu verbessern. Falls gewünscht, können dem Frischwasser auch gewünschte Chemikalien beigegeben werden, die das Enderzeugnis enthalten soll. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, wird das Rückwasser in einem völlig geschlossenen System gehalten, insofern wenigstens, dass kein Austritt von Prozesswasser in die Umgebung stattfindet.

Die Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen dadurch, dass die Vorpresse 44 in Wegfall gekommen ist, während die Presse 54 sowohl für abschliessende mechanische Abscheidung von Wasser wie die Endtrocknung unter Austreiben von Wasser in Dampfform sorgt. Das Wasser sammelt sich in dem Rückwassersammelbehälter 48, der mit Rührwerken 64 ausgerüstet ist und durch die Leitung 50 sowie die Pumpe 52 mit dem Hauptsammelbehälter 42 in Verbindung steht. In diesem Fall können die Plattenrohlinge beim Eintreten in die Heisspresse 54 einen Trockengehalt von 30 - 35 % haben, einen Gehalt also, der niedriger ist als in dem zuvor beschriebenen Fall, d.h. in der Presse 54 ist der Anteil an mechanisch ausgepresstem Wasser ungefähr eben so gross, wie zuvor durch die Presse 44 ausgepresst wurde.

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Die Ausführungsform nach der Fig. 3 ist insbesondere für die Herstellung von porösen Faserplatten bestimmt, und bei ihr entfällt zuch die Heisspresse 54 „ Die Endtrocknung durch Wärmezufuhr erfolgt z.B. in einem Rollentrockner 76, der mit einem Saugventilator 7 8 für den bei der Trocknung entweichenden Dampf ausgerüstet ist. In diesem Fall können hinter der Formstation 3 6 ein oder mehrere Presswalzenpaare 8 0 vorgesehen sein, die also den Abschluss der mechanischen Wasserabscheidung bilden. Hier kann der Trockengehalt der Plattenrohlinge vor der Trocknung in Wärme z.B. 40 - 45 % betragen. Diese Werte sind niedriger und am besten wesentlich niedriger als die für den Gehalt des Faserstoffs unmittelbar nach der Vortrockenstation 22.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführungsformen begrenzt, sondern lässt sich in vielen Beziehungen innerhalb des Rahmens des ihr zugrunde liegenden Leitgedankens abwandeln.

- Patentansprüche -

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   l.J. Verfahren zur Herstellung von Holzfaserplatten nach der

   ssen Methode und mit geschlossenem Rückwassersystem, wobei in der Behandlungskette nacheinander folgende Glieder enthalten sind: Zerfaserung von lignozellulosehaltigem Material in wenigstens einer Stufe, Aufschwemmung des zerfaserten Materials in als Förderflüssigkeit dienendem Wasser, Formung von Nassbögen oder -rohlingen aus der Aufschwemmung, mechanische Abscheidung und Rückführung von Rückwasser in die Auf schwerrunungsstufe und Endtrocknung durch Verdampfen von Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass das einkommende lignozellulosehaltige Material vor der Aufschwemmung auf einen Trockengehalt gebracht wird, der den Trockengehalt des Nassbogens oder -rohlings vor der genannten Endtrocknung übersteigt, dass dem Rückwasser Formalin zugesetzt wird, und dass das Rückwasser homogenisiert und vorkommende Niederschläge und/oder Flocken durch starke Umrührung und Dispergierung feinverteilt werden, bevor das Rückwasser für Aufschwemmung neu eingeführten Fasermaterials verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennze ichnet, dass die Homogenisierung in den Rückwassersammelbehältern vorgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formalin in einer Menge von 0,02 - 0,5 %, berechnet auf das Fasergewicht, zugesetzt wird.

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