DE69305529T2 - Verfahren zur Herstellung einer Platte - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pappe, das zu den sogenannten Naß-Verfahren zählt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Pappe durch Zugabe des Bindemittels in einem frühen Stadium des Verfahrens. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich z.B. Isolierplatten, Bauplatten und Hartplatten herstellen.
- Bei der Herstellung von Pappe und anderen Platten mit Hilfe des Naßverfahrens wird aus den aus einem faserigen Rohmaterial, wie Späne und Sägemehl, hergestellten Fasern durch mehrstufiges Vermischen der Fasern mit Wasser eine Fasermasse hergestellt. Ein Bindemittel wird zugegeben, um die Fasern in der Platte zu binden, woraufhin die Fasermasse entwässert und die Faserpulpe gepreßt wird. Das Bindemittel wird der Fasermasse zugegeben und, falls wasserlöslich, ausgefällt und mittels Ansäuern der Fasermasse, z.B. durch Alaun oder Säure, an die Fasern gebunden. Das Bindemittel kann der Fasermasse an einer Stelle zugegeben werden, an der die Fasermasse eine Konzentration von etwa 5-15% aufweist, z.B. im Nivellierungskasten (level box), woraufhin das Ausfällen und Fixieren mittels Ansäuern stattfinden, wobei die Fasermasse eine Konzentration von etwa 2-3% aufweist, z.B. im Stoffkasten. Sowohl die Zugabe des Bindemittels als auch das Ausfällen daraus auf die Fasern können auch im Stoffkasten stattfinden.
- Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das Bindemittel sich nach dem Ausfällen nicht nur auf den Fasern ablagert, sondern auch auf dem Rest der Fasermasse. Außer nützlichen Fasern enthält die Fasermasse auch Faserfragmente, d.h. sogenannten Staub, sowie gelöstes Kohlenhydratmaterial und zu einem gewissen Grad Holzzellstoff in gelöster und kolloidaler Form. Da das Wasser in diesem Verfahren zumindest teilweise wiederverwendet wird, indem das Siebwasser aus der Entwässerungsstufe bei der Herstellung der Fasermasse verwendet wird, liegen diese Nebenprodukte in relativ großen Mengen vor. Der Teil des Bindemittels, der sich an diese Bestandteile bindet, ist von keinerlei Nutzen für die Fasermatrix. Es wurde somit notwendig, die Menge des zugegebenen Bindemittels zu erhöhen, wodurch in bestimmten Fällen nach wie vor nicht das gewünschte Ergebnis erzielt werden konnte. Die Tatsache, daß das Entwässern der Fasermasse erschwert wird, wenn die Harzmenge eine bestimmte Grenze (etwa 6-8%) übersteigt, hat zur Folge, daß auch die zugegebene Harzmenge begrenzt ist. Außerdem haben viele Pappe-Hersteller in Europa aus umweltfreundlichen Erwägungen ihre Herstellungsverfahren als geschlossenen Kreislauf konstruiert (reduzierte Abgabe von Materialien mit hohem CSB an Empfänger). Das hat einen weiteren Anstieg des Anteils an Staub und gelösten Substanzen im Siebwasser zur Folge. Die vorliegende Erfindung verringert diese Nachteile jedoch.
- Eine Aufgabe dieser Erfindung ist deshalb, die Haftmasse auf der Fasermasse bei der Herstellung von Pappe effektiver auszunutzen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosierung der erwünschten Harzmenge auf den Fasern ohne Beeinträchtigung der anschließenden Entwässerung zu ermöglichen.
- Wie aus den Ansprüchen ersichtlich wird, werden die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch ein Naß- Verfahren zur Herstellung von Pappe, wobei aus von einem faserigen Rohmaterial, wie z.B. Spänen und Sägemehl, hergestellten Fasern eine Fasermasse hergestellt und vor dem Entwässern und Pressen ein Bindemittel zugegeben wird, wobei das Bindemittel den Fasern vor der Herstellung der Fasermasse zugegeben wird. Es wurde überraschend festgestellt, daß das Bindemittel erheblich effektiver eingesetzt werden kann, wenn es den Fasern in einem frühen Stadium des Verfahrens zugegeben wird, also vor der Zugabe von Wasser zur Herstellung der Fasermasse, wodurch verbesserte Eigenschaften der hergestellten Pappe und anderen Platten erzielt werden. Außerdem wurde es möglich, sehr große Mengen an Bindemittel zuzugeben ohne dabei das nachfolgende Verfahren zu beeinträchtigen.
- Das erfindungsgemäße Naß-Verfahren wird zur Herstellung von Pappe in einer herkömmlichen Anlage durchgeführt. Somit wird das Holz-Rohmaterial mit Hilfe von Dampf vorgewärmt und zur Zerkleinerung in einen Defibrator weitergeleitet. Die so hergestellte Faserpulpe wird über ein Gebläse zu Stoffkästen geleitet, wo die Fasermasse hergestellt wird. Frischwasser und/oder Siebwasser werden zugegeben, wodurch eine Fasermasse mit einer Konzentration von etwa 5-15% entsteht. Diese Fasermasse wird zur endgültigen Einstellung der Mahlstärke in eine Jordan-Mühle geleitet. Aus der Jordan- Mühle wird die Fasermasse in einen Stoffkasten weitergeleitet, wo die endgültige Verdünnung mit Wasser/Siebwasser stattfindet. In dieser Phase hat die Fasermasse eine Konzentration von etwa 2-3%. Diese Fasermasse wird zum Entwässern, Pressen und Trocknen/Preßtrocknen (Warmpressen) in eine Langsieb- Entwässerungsmaschine weitergeleitet.
- Im erfindungsgemäßen Verfahren kann das Bindemittel den Fasern zu jedem beliebigen Zeitpunkt vor der Zugabe einer wesentlichen Menge Wasser zur Herstellung der Fasermasse zugegeben werden. Es ist sinnvoll, das Bindemittel im vom Defibrator ausgehenden Gebläse zugegeben. Hier haben die Fasern einen Gehalt an etwa 40-60 Gew.-% trockenen Feststoffen. Dies stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Das Bindemittel kann den Fasern auch vor dem Defibrator zugegeben werden.
- Im erfindungsgemäßen Verfahren werden die auf diesem Fachgebiet am häufigsten vorkommenden Bindemittel verwendet. Dies sind härtende organische oder anorganische Bindemittel, wie z.B. Phenolharze, Aminoharze, Silikate oder Gemische davon. Gewöhnlich werden wasserlösliche Bindemittel verwendet. Werden wasserlösliche Harze verwendet, so müssen diese ausgefällt und an die Fasern gebunden werden, was durch Ansäuern erreicht wird, z.B. mit Hilfe von Alaun oder Säure. Vorzugsweise findet das Ansäuern in Zusammenhang mit der Herstellung der Fasermasse oder vorher statt, und in diesem Fall auch vor der Zugabe des Bindemittels. Bei Zugabe während der Herstellung der Fasermasse kann das Fällungsmittel in den ersten Verdünnungskasten (dilution chest), wo die Konzentration der Fasermasse etwa 1-15 Gew.- %, gewöhnlich 5-15 Gew.-% beträgt, zugegeben werden. Findet das Ansäuern zu einem späteren Zeitpunkt im Verlauf des Verfahrens statt, z.B. im Stoffkasten, so besteht die Gefahr, daß sich ein Teil des der Fasermatrix zugegebenen wasserlöslichen Bindemittels auflöst und stattdessen auf das andere in der Fasermasse befindliche Material ausfällt, wodurch die Eigenschaften negativ beeinflußt werden.
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht außerdem die "Steuerung" der in die Fasern eindringenden Harzmenge. Dadurch können die Eigenschaften der Platten in verschiedene Richtungen hin beeinflußt werden, z.B. innere Bindungsstärke und Bruchmodul gegenüber Quellung und Wasserabsorption. Wird ein schwer lösliches oder konzentriertes Harz verwendet, so dringt eine geringere Menge davon ein und das Harz ist auf der Faseroberfläche konzentriert. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit von aktiven Klebeverbindungen zwischen den Fasern, woraus eine höhere Festigkeit resultiert. Im gegenteiligen Fall, d.h. wenn verdünnte und niederviskose Harze verwendet werden, dringt mehr davon ein, was geringeres Quellen und, vor allem, eine geringere Wasserabsorption zur Folge hat. Die Durchtränkung kann außerdem durch Zugabe von Alaun/Säure vor dem Defibrator oder vor der Zugabe des Bindemittels verringert werden. So wird das Bindemittel direkt auf der Oberfläche der Säurefaser ausgefällt und die Durchtränkung wird auf ein Minimum verringert. Folglich ermöglicht die vorliegende Erfindung mehrere Möglichkeiten der Steuerung der Eigenschaften des Endprodukts in eine bestimmte Richtung.
- Des weiteren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Zugabe sehr großer Bindemittelmengen, ohne dabei das Entwässern in der Langsieb-Entwässerungsmaschine zu erschweren. Das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren beschränkt die Zugabe an Bindemittel auf etwa 6-8%, einen Prozentsatz, bei dem bestimmte zusätzliche Flockungsmittel erforderlich sind. Wird diese Menge überschritten, wird die Entwässerung vom Sieb so stark beeinträchtigt, daß die Gefahr des Knitterns oder Brechens der Bögen im Preßschritt besteht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Dosierung des Bindemittels zwischen etwa 0,5 und etwa 40 Gew.-% (bezogen auf Trockenharz auf einer Trockenfasermatrix), gegebenenfalls bis zu 15-20 Gew.-%. Im allgemeinen wird das Bindemittel in einer Menge von etwa 0,5-10 Gew.-%, vorzugsweise 1-5 Gew.-% zugegeben.
- Die Herstellung von Pappe mit Hilfe des erfindungsgemäßen Naßverfahrens hat keinen Einfluß auf die anderen Verfahrensbedingungen. Das Bindemittel kann nach dem Defibrator mittels eines einfachen Verbindungsrohrs am Gebläse zugeführt werden. Die Bindemittelmenge wird mittels einer Dosierpumpe eingestellt. Das Bindemittel kann z.B. in einem ersten Verdünnungskasten bei einer Konzentration der Fasermasse von etwa 10% mittels Alaun ausgefällt werden. Anschließend kann die geleimte Fasermasse auf übliche Art über eine Jordan-Mühle, einen Verdünnungskasten, einen Stoffkasten und eine Langsieb-Entwässerungsmaschine die weiteren Verfahrensschritte durchlaufen. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren leicht in die bereits bekannten Verfahren integriert werden.
- Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe der Beispiele genauer erläutert, wobei die Teil- und Prozentangaben, sofern nicht anders angegeben, Gewichtsteile und Gewichtsprozent bedeuten.
- Phenolharz mit einer Konzentration von 40 Gew.-% wird durch sogenannte Gebläsedosierung unmittelbar nach dem Defibrator durch ein im Gebläse zentriert angebrachtes Einsatzrohr aufgebracht. Das Phenolharz wird somit auf konzentrierte heiße Fasern mit einer Temperatur von etwa 150ºC (einem Gehalt an etwa 50 Gew.-% trockenen Feststoffen) aufgebracht. Das Harz wurde mittels einer geeigneten Dosierpumpe zugegeben und bei einer hohen Konzentration der Fasermasse (8-10%) direkt nach dem Zyklon im ersten Verdünnungskasten ausgefällt und an die Fasern fixiert.
- Das Ausfällen wurde durch Zugabe einer Alaunlösung zu dem zur Verdünnung verwendeten Wasser ausgelöst:
- Die geleimten Fasern (die Fasermasse) wird sodann auf herkömmliche Weise über Jordan-Mühlen, Stoffkästen und eine Langsieb-Entwässerungsmaschine im Prozeß weitergeleitet.
- Die Platten sind 13 mm dick.
- *) Die Zugabe von Wachs ist Teil dieser Güteklasse.
- 16 mm dicke Isolierplatten
- Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der einzigen Ausnahme, daß hier konzentriertes Phenolharz mit 43 Gew.-%, d.h. mit einer höheren Viskosität als das Harz aus Beispiel 1, eingesetzt wurde.
- *) Die Zugabe von Wachs (2%) ist Teil dieser Güteklasse.
- Es ist offensichtlich, wie die Eigenschaften durch Reduzieren der Harzdurchtränkung in Richtung erhöhte Stärke gesteuert werden können, obwohl dies einen geringeren Effekt auf Quellung und Wasserabsorption mit sich bringt.
Claims (10)
1. Naß-Verfahren zur Herstellung von Pappe, umfassend die
folgenden Schritte: Herstellen der Fasern aus einem
faserigen Rohmaterial, Herstellen einer Fasermasse,
Zugabe eines wasserlöslichen härtenden organischen oder
anorganischen Bindemittels zu der Fasermasse und
Entwässern und Pressen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bindemittel vor
dem Entwässerungs- und dem Preßschritt und vor der
Herstellung der Fasermasse zugegeben wird und dadurch,
daß das Bindemittel durch Ansäuern ausgefällt und an die
Fasern gebunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ansäuern bei der
Herstellung der Fasermasse stattfindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ansäuern vor der
Herstellung der Fasermasse stattfindet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ansäuern vor der
Zugabe des Bindemittels stattfindet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ansäuern mittels
Alaun oder Säure erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bindemittel den
Fasern im vom Defibrator zur Herstellung der Fasern aus
dem faserigen Rohmaterial ausgehenden Gebläse zugegeben
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bindemittel den
Fasern vor dem Defibrator zur Herstellung der Fasern aus
dem faserigen Rohmaterial zugegeben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein
schwer lösliches oder konzentriertes Harz ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein
verdünntes Harz mit niedriger Viskosität ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bindemittel in
einer Menge von etwa 0,5 Gew.% bis etwa 40 Gew.%
(bezogen auf Trockenharz auf einer trockenen
Fasermatrix) zugegeben wird.
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