DE4122842A1 - Verfahren zur herstellung von faserplatten aus stueckigen holzpartikeln und isocyanat als bindemittel - Google Patents
Verfahren zur herstellung von faserplatten aus stueckigen holzpartikeln und isocyanat als bindemittelInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von Faserplatten aus stückigen Holzpartikeln und Isocyanat
als Bindemittel, wobei die Holzpartikel unter
Wasserdampfüberdruck aufgeheizt und dabei zu Fasern
zerkleinert werden und die Fasern mittels eines Blasgangs
unter Expansion in einen Trockner überführt und dort
getrocknet werden. Es schließt sich dann die übliche
Formgebung zu Matten und die entsprechende Weiterbehandlung
an, bis die fertigen Faserplatten entstehen. Bei den in Rede
stehenden Faserplatten handelt es sich um mitteldichte
Faserplatten, bei denen als Holzpartikel Hackschnitzel und
auch billige Holzsortimente eingesetzt werden können, um den
Werkstoff Holz besser auszunutzen. Faserplatten sind
hinsichtlich ihrer mechanischen und physikalischen
Eigenschaften an sich mit Holzspanplatten vergleichbar, sie
weisen jedoch eine gleichmäßige Dichte und Strukturfeinheit
über die ganze Dicke der Platte auf. Darüber hinaus besitzen
sie eine glatte, geschlossene Oberfläche, die eine
einwandfreie Bearbeitung und eine große Zahl von
Veredlungstechniken ermöglicht.
Aus der EP-PS 92 699 ist ein Verfahren der eingangs
beschriebenen Art bekannt. Die Holzpartikel werden in einem
Kocher unter Wasserdampfüberdruck gekocht und in einen
Aufbereiter überführt, in welchem die Holzpartikel zu heißen
und nassen Fasern zerkleinert werden. Die heißen und nassen
Fasern gelangen aus dem Aufbereiter uber eine einen Blasgang
aufweisende Blasvorrichtung in einen Abscheider. Der Kocher,
der Aufbereiter und der Blasgang stehen unter Druck,
beispielsweise 8 bar. Die Temperaturen der heißen Fasern
liegen in der Größenordnung von 150 bis 160°C. Am Ende des
Blasgang zum Abscheider findet eine Druckentspannung statt,
also eine Expansion, da der Abscheider unter Normaldruck
steht. Bei dem bekannten Verfahren wird das Isocyanat als
Bindemittel im Bereich des Blasgangs zugegeben, also in einem
Bereich, in dem Überdruck herrscht. Die Aufgabe des
Isocyanats erfolgt auf die heißen und nassen Fasern vor der
Expansion. Im Blasgang findet vorteilhaft eine Verwirbelung
und homogene Verteilung des Isocyanats auf den heißen und
nassen Fasern statt, so daß eine Klumpenbildung vermieden
wird. Vorteilhaft werden damit auch Leimflecken in der
fertigen Faserplatte vermieden. Die Zugabe des Bindemittels
Isocyanat im Blasgang auf die heißen und nassen Fasern führt
jedoch zu einer Voraushärtung des Isocyanats, so daß die
Gefahr besteht, daß sich am inneren Umfang des Rohrs des
Blasgangs Anbackungen ergeben und der Blasgang zuwächst. Dies
stört einen kontinuierlichen Betrieb erheblich und erfordert
Betriebsunterbrechungen zur Reinigung des Blasgangs.
Aus "Tendenzen der MDF-Plattenerzeugung" in der Zeitschrift
"Holz als Roh- und Werkstoff" 36 (1978), S. 379 bis 382, ist
es bekannt, das Bindemittel am Ausgang des Trockners
hinzuzufügen. Das Bindemittel gelangt dabei auf die infolge
des Trocknungsvorgangs ebenfalls aufgeheizten Fasern. Es wird
mit Hilfe von in der Spanplattenindustrie üblichen
Beleimungsmischern auf die dünnen, heißen Fasern aufgebracht.
Das Bindemittel wird dabei zwar unter Normaldruck auf die
heißen Fasern aufgebracht, jedoch bestehen auch hier Probleme
der Voraushärtung, denen durch die Verwendung großvolumiger
Zwischenbunker entgegengewirkt wird. Eines der Hauptprobleme,
die sich bei dieser konventionellen Faserbeleimung mit
vorkondensierten Harnstoffharzen ergeben, ist die Bildung von
Leimflecken, weil es offensichtlich trotz eines intensiven
Mischvorgangs nicht gelingt, das Bindemittel gleichmäßig und
in der erforderlichen feinen Verteilung auf die Fasern
aufzubringen. Außerdem erfordert ein intensives Mischen und
gar die Verwendung von großvolumigen Zwischenbunkern
erhebliche Zeiträume, die der Vermeidung einer Voraushärtung
des Bindemittels nicht förderlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von mit Isocyanat verleimten Faserplatten der
eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, bei dem weder die
Gefahr der Leimfleckenbildung besteht noch eine nennenswerte
Voraushärtung des Isocyanats stattfindet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Isocyanat
auf die Fasern nach dem Verlassen des Blasgangs und vor dem
Trocknen aufgesprüht wird. Überraschenderweise wird damit
eine Klumpenbildung im Fasermaterial und das Entstehen von
Leimflecken an der fertigen Faserplatte vermieden, obwohl das
Isocyanat im Herstellverfahren zu einem noch früheren
Zeitpunkt als bei der bekannten Mischzugabe nach dem Trocknen
erfolgt. Es wird jedoch in geschickter Weise die am Ende des
Blasgangs erfolgende Expansion und der dabei eintretende
Druck- und Temperaturverlust der Fasern genutzt, um das
Isocyanat nicht mehr im Blasgang auf die heißen und nassen
Fasern, sondern auf die vergleichsweise kälteren und
trockeneren Fasern aufzubringen. Die Temperaturerniedrigung
der Fasern ergibt sich entsprechend der Verdampfung von
Wasser bei der Expansion. Die Fasern befinden sich im
Zeitpunkt des Aufbringens des Isocyanats in einem Zustand
erhöhter Bewegung mit erheblicher Geschwindigkeit, so daß
eine fein verteilte Aufbringung möglich ist und einer
Klumpenbildung von vornherein entgegengewirkt wird.
Darüber hinaus jedoch wird auch die weitere Bewegung der mit
dem Bindemittel versetzten Fasern in zwischengeschalteten
Förderanlagen, insbesondere jedoch im Trockner, dazu benutzt,
um die gleichmäßige und feine Verteilung des Bindemittels auf
den Fasern zu vervollständigen. Eine Voraushärtung des
Isocyanats wird vorteilhaft vermieden, und zwar nicht nur
deshalb, weil das Isocyanat auf vergleichsweise kältere und
trockenere Fasern aufgebracht wird, sondern auch deshalb,
weil, wie Versuche ergeben haben, die Temperaturerhöhung im
Trockner und die dabei vorhandene, sehr geringe Verweilzeit
der Fasern nicht zu einer nennenswerten Voraushärtung führen.
Wesentlich ist dabei, daß großvolumige Zwischenbunker und die
vergleichsweise lange Verweilzeit in einem dem Trockner
nachgeschalteten Zwangsmischer vermieden werden, so daß die
beleimten Fasern nach dem Trocknen unmittelbar der
Weiterverarbeitung zu Faserplatten zugeführt werden können.
Damit ergibt sich nicht nur die Möglichkeit, von Leimflecken
freie Faserplatten herstellen zu können, sondern die
Durchlaufzeit und vor allen Dingen die wesentliche
Kontaktzeit zwischen Isocyanat und Fasern wird gegenüber
beiden im Stand der Technik bekannten Verfahren verkürzt.
Das Aufsprühen des Isocyanats erfolgt auf die insbesondere
unter Normaldruck stehenden Fasern, also, nachdem die
Expansion stattgefunden hat. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die
durch die Verdampfung des Wassers bewirkte
Temperaturerniedrigung an den Fasern voll ausgewirkt, so daß
das aufgesprühte Isocyanat jedenfalls nicht mehr in solche
Temperaturbereiche erwärmt wird, wie dies bei der Zugabe im
Blasgang der Fall ist.
Das Aufsprühen des Isocyanats kann unmittelbar nach dem Ende
des Blasgangs und während der Expansionsphase erfolgen. Damit
wird eine Stelle für das Aufsprühen bzw. Aufdüsen des
Isocyanats gewählt, an der besonders hohe Geschwindigkeiten
der Fasern vorliegen. Der statische Druck im Kocher,
Aufbereiter und im Blasgang ist gleichsam abgebaut und in
dynamischen Druck umgewandelt. Damit ergeben sich vorteilhaft
nur sehr kurze Kontaktzeiten zwischen dem aus den Düsen
ausgepreßten Isocyanat und den mit hoher Geschwindigkeit
vorbeifliegenden Fasern. Es ist auch möglich, daß das
Aufsprühen des Isocyanats an der Stelle der höchsten
Strömungsgeschwindigkeit der Fasern erfolgt.
Das Aufsprühen des Isocyanats erfolgt nicht, wie im Stand der
Technik entweder im Blasgang oder nach dem Trocknen, sondern
zwischen diesen beiden Stellen an möglichst geeigneter
Position. Eine erste bevorzugte Stelle ist unmittelbar nach
dem Ende des Blasgangs, wenn zwischen dem Ende des Blasgangs
und dem Beginn des Trocknens ein Abscheider vorgesehen ist,
um den Trockner von einem Teil des Wasserdampfs zu entlasten.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Blasgang
unmittelbar an den Trockner anzuschließen und dann das
Isocyanat im Trockner zuzuführen. Dies geschieht insbesondere
dann am Beginn des Trockners, um die Bewegung der Fasern im
Trockner für die weitere Verteilung auszunutzen.
Das Aufsprühen des Isocyanats erfolgt zweckmäßig unter
Anwendung eines hohen Drucks im Isocyanat. Darunter sind
Drücke bis etwa zu bzw. in der Größenordnung von 20 bar zu
verstehen.
Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen
Teile einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 2 die wesentlichen Teile einer weiteren geeigneten
Anlage für die Durchführung des Verfahrens,
Fig. 3 eine Detailverdeutlichung der Anlage gemäß Fig.
2 und
Fig. 4 eine weitere Einzelheit durch Verdeutlichung des
Aufsprühens des Isocyanats.
In Fig. 1 ist schematisch ein Kocher 1 und ein Aufbereiter 2
dargestellt. Vom Aufbereiter 2 führt ein Blasgang 3 zu einem
Abscheider 4. Dem Abscheider 4 ist über eine nicht
dargestellte Zellenschleuse ein Förderer 5 nachgeschaltet.
Weiterhin sind ein Trockner 6, der mit einem Gebläse 7 und
einem Abscheider 8 versehen ist, vorgesehen.
Die stückigen Holzpartikel gelangen gemäß Pfeil 9 vermittels
einer entsprechenden Einführeinrichtung in den unter Druck
stehenden Kocher 1. In den Kocher 1 wird gleichzeitig gemäß
Pfeil 10 Wasserdampf unter Druck eingebracht. Im Kocher 1
erfolgt das Erweichen der Holzpartikel, die dann in den
Aufbereiter 2 überführt werden. Der Aufbereiter 2 kann mit
Mahlscheiben o. dgl. versehen sein, um den Aufschluß der
Holzpartikel zu feinen Fasern zu ermöglichen. Der Kocher 1,
der Aufbereiter 2 und der Blasgang 3 stehen unter Überdruck.
Der Blasgang 3 endet in dem Abscheider 4, wobei am Ende des
Blasgangs 3 eine Expansion auf Normaldruck stattfindet, da im
Abscheider Umgebungsdruck herrscht. Durch die Expansion tritt
eine Verdampfung von Wasser ein. Dieser Wasserdampf wird im
Abscheider 4 abgeschieden und kann gemäß Pfeil 10 dem Kocher
1 wieder zugeführt werden. Mit der Verdampfung von Wasser
werden die Fasern abgekühlt und es erfolgt das Aufsprühen des
Isocyanats gemäß Pfeil 11 im Abscheider 4 nach dem Ende des
Blasgangs 3, also unter Normaldruck und unter erniedrigter
Temperatur der Fasern. Die Fasern sind jedoch hier noch in
Bewegung, so daß das fein verteilte Aufdüsen des Isocyanats
möglich ist. Über einen Förderer 5 oder auch direkt aus dem
Abscheider 4 gelangen die mit dem Isocyanat vermischten
Fasern in den Trockner 6, in welchem weiterer Wasserdampf
abgeschieden wird. Zwar wird hier durch die Zufuhr von heißer
Luft die Temperatur der Fasern erhöht, jedoch ist die
Durchlaufzeit der Fasern durch den Trockner 6 nur
vergleichsweise kurz, so daß eine nennenswerte Vorhärtung des
Isocyanats vermieden wird. Im Abscheider 8 werden die Fasern
und die Trocknungsluft voneinander getrennt und die mit
Isocyanat beleimten Fasern können gemäß Pfeil 12 unmittelbar
der Weiterverarbeitung zu Faserplatten, insbesondere der
Mattenstreumaschine, zugeführt werden.
Bei der in Fig. 2 schematisch verdeutlichten Anlage zur
Durchführung des Verfahrens ist der Blasgang 3 direkt mit dem
Trockner 6 verbunden. Ein Abscheider 4 kommt damit in
Fortfall. Hierdurch wird zwar die Menge des im Abscheider 8
abzuscheidenden Wasserdampfs erhöht, die Durchlaufzeit der
Fasern durch die Anlage wird jedoch noch einmal verkürzt. Das
Isocyanat als Bindemittel wird hier gemäß Pfeil 13 im Bereich
des Trockners 6 aufgegeben, also auch nach dem Ende des
Blasgangs 3 und vor dem Ende des Trockners 6. Die Aufgabe
kann durch Eindüsen insbesondere am Anfang des Trockners 6
erfolgen.
Fig. 3 zeigt eine etwas gegenständlichere Darstellung einer
Einzelheit der Anlage gemäß Fig. 2. Der Blasgang 3 endet
hier in einem Verteilkopf 14 innerhalb einer Steigleitung des
Trockners 6. Das Gebläse 7 ist in einem Ansauggehäuse
untergebracht, welches auch ein Heizregister 15 aufweist.
Eine Leitung 16 für das Isocyanat endet in einer
Ringdüsenanordnung 17, die relativ zu dem Verteilkopf 14 in
der Steigleitung des Trockners 6 positioniert ist, und zwar
so, daß das Isocyanat auf die mit hoher Bewegungsenergie aus
dem Verteilkopf 14 austretenden Fasern aufgebracht wird. Die
Länge der Steigleitung des Trockners 6 wird dazu benutzt, um
durch die auftretende Verwirbelung das Verteilen des
Isocyanats in gleichmäßiger Weise und die Vermeidung der
Leimflecken zu erreichen. In den Abscheidern 8 wird der
Wasserdampf und die Heißluft des Trockners abgeschieden. Die
mit Isocyanat beleimten Fasern werden über Zellenradschleusen
ausgetragen und den weiteren Formgebungsstationen für die
Faserplatten, die hier nicht dargestellt sind, zugeführt.
Fig. 4 zeigt eine Einzelheit beim Einsprühen des Isocyanats
nach dem Ende des Blasgangs 3. Das Ende des Blasgangs 3 ragt
in die Wandung eines Abscheiders 4 ein. Von dieser Wandung
des Abscheiders 4 werden auch mehrere über den Umfang der
Achse 18 des Blasgangs 3 verteilt angeordnete Düsenhalter 19
gehalten, die in den Innenraum des Abscheiders 4 vorstehend
angeordnet sind. In den Düsenhaltern 19 sind Düsen 20
verschieb- und feststellbar angeordnet, mit deren Hilfe das
Isocyanat auf den sich expandierenden Kegel der aus dem Ende
des Blasgangs 3 frei austretenden Fasern aufgesprüht wird.
Anstelle des Einsprühens des Isocyanats in einem dem Ende des
Blasgangs 3 nachgeordneten Abscheider 4 kann das Einsprühen
auch im Anfangsbereich eines Trockners 6 erfolgen, wie dies
anhand von Fig. 3 verdeutlicht ist.
Bezugszeichenliste
1 Kocher
2 Aufbereiter
3 Blasgang
4 Abscheider
5 Förderer
6 Trockner
7 Gebläse
8 Abscheider
9 Pfeil
10 Pfeil
11 Pfeil
12 Pfeil
13 Pfeil
14 Verteilkopf
15 Heizregister
16 Leitung
17 Ringdüsenanordnung
18 Achse
19 Düsenhalter
20 Düse
2 Aufbereiter
3 Blasgang
4 Abscheider
5 Förderer
6 Trockner
7 Gebläse
8 Abscheider
9 Pfeil
10 Pfeil
11 Pfeil
12 Pfeil
13 Pfeil
14 Verteilkopf
15 Heizregister
16 Leitung
17 Ringdüsenanordnung
18 Achse
19 Düsenhalter
20 Düse
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Faserplatten aus stückigen
Holzpartikeln und Isocyanat als Bindemittel, wobei die
Holzpartikel unter Wasserdampfüberdruck aufgeheizt und dabei
zu Fasern zerkleinert werden und die Fasern mittels eines
Blasgangs unter Expansion in einen Trockner überführt und
dort getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das
Isocyanat auf die Fasern nach dem Verlassen des Blasgangs (3)
und vor dem Trocknen aufgesprüht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aufsprühen des Isocyanats auf die unter Normaldruck stehenden
Fasern erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufsprühen des Isocyanats unmittelbar nach dem Ende
des Blasgangs (3) und während der Expansionsphase erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aufsprühen des Isocyanats an der Stelle der höchsten
Strömungsgeschwindigkeit der Fasern erfolgt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsprühen
des Isocyanats nach dem Ende des Blasgangs (3) beim Eintritt
in einen Abscheider (4) oder in einen Trockner (6) erfolgt.
6. Verfahren nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsprühen des Isocyanats
unter Anwendung eines hohen Drucks des Isocyanats erfolgt.
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