DE19718772B4

DE19718772B4 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten

Info

Publication number: DE19718772B4
Application number: DE19718772.2A
Authority: DE
Inventors: Friedrich B. Bielfeldt; Dr. Hoffmann Werner
Original assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 1997-05-03
Filing date: 1997-05-03
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2017-05-04
Also published as: US6290809B1; DE19718772A1; US6176951B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, wie Span-, Faser- oder Schnitzelplatten aus einem Gemisch von mit Bindemittel versetzten lignozellulose und/oder zellulosehaltigen Teilchen, wie Späne, Fasern oder Schnitzel, wobei die Einzelteilchen aus einer Streustation auf ein sich bewegendes Formband zu einer Pressgutmatte gestreut und mittels Hochfrequenz-(HF) oder Mikrowellenenergie (MW) vorgewärmt werden und die Pressgutmatte nach Überführung in eine Ein- oder Mehretagenpresse oder eine kontinuierlich arbeitende Presse unter Anwendung von Druck und Wärme verpresst und ausgehärtet wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) die Vorwärmung im Kern der Pressgutmatte auf ≥ 85° Celsius erfolgt nach oder während der Vorverdichtung durch Wanderwellen-Mikrowellenenergie und ihrer Reflexion in einer Wechselwirkung zwischen abgesandter und reflektierter Energie in die Pressgutmattenmitte, wobei eine Fokussierung der Strahlungsenergie in den Mittenquerschnitt für einen erhöhten Erwärmungsgradienten, vorgenommen wird und b) die vorgewärmte Pressgutmatte geht in den Pressbereich der Presse mit einer Feuchte, die 15% bis 30% geringer ist als die konventionelle Regelfeuchte von 12% bis 13%.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.
Aus der Patentliteratur und der allgemeinen Anwendungspraxis ist die Anwendung der Hochfrequenztechnik als Mittel zur Vorwärmung von Span- bzw. Fasergut zwecks der Reduzierung des Preßfaktors während des danach eingeleiteten Preßvorganges zur Erhöhung der Produktionsleistung allgemein bekannt. Bekannt ist aus dem US 4,018,642 A der Einsatz der Mikrowelle für Sperrholz, Teilchenbrettern, Spanholzplatten und Waffelbrettern als Wärmeenergie, wobei Wanderwellen gezielt über sogenannte Wellengleichrichter mit einer Frequenz im Bereich von 100 bis zu 10.000 Mhz an das Preßgut herangeführt werden. Diese US 4,018,642 A behandelt im wesentlichen die Vorwärmung und Aushärtung von alkalischen Phenolharzen und ähnlichen Leimkompositionen. Ähnlich den Vorwärmmechanismen durch Mikrowelle in der Lebensmittel- und Küchentechnik ist die Energieausnutzung ≤ 50%, welches zum Beispiel in der Anwendung zur Vorwärmung von geschütteten Preßgutmatten zur Folge hat, daß man sehr lange energiereiche Vorwärmstrecken benötigt, und zwar werden je nach Höhe des geschütteten Gutes Vorwärmstrecken in solchen Hochfrequenzfeldern von 10 m bis 20 m Länge eingesetzt. Da die Anhebung des Temperaturgradienten, zum Beispiel von Raumtemperatur, nur sehr langsam erfolgt und über die lange Vorwärmstrecke auch eine Austrocknung der Leime bewirkt, ist einer Anhebung der Temperatur auch mit Rücksicht auf ein vorzeitiges Angelieren der Leime nur bis zu circa 60° Celsius möglich. Die im wesentlichen anwendungsspezifischen Probleme und Gefahren der Hochfrequenzheizung sind nicht einheitliche Dicke der Preßgutmatte, Regelschwierigkeiten der zuzuführenden Hochfrequenzenergie und auftretende Durchschläge. Zur Beherrschung dieser Schwierigkeiten sind gezielte Verdichtungsmaßnahmen zwischen den Mikrowellenstationen in der DE 21 13 763 B2 beschrieben.
Das Problem der bisherigen, der konventionellen Vorwärmung von Holzprodukten mittels Hochfrequenz- oder Mikrowellenenergie ist, daß die Dauer der Erwärmung zu lange dauert, bzw. die Erwärmungsstrecke zur Erreichung einer Preßguttemperatur von angestrebten 80° bis 85° Celsius zu lang ist. Bei einem flachen Energieeintragungs- und Energieabsorbtionswinkel α muß eine weitere Temperaturerhöhung im Kern des Preßgutes bereits bei 60° Celsius gestoppt werden, weil ab 60° Celsius mit den bislang eingesetzten Bindemitteln (Leimen) die chemische Reaktion zur Aushärtung bereits angestoßen wird, das heißt, bevor das Preßgut den Einlauf der beheizten Presse erreicht, beginnt der in der Preßgutmatte enthaltene Leim/Binder auszuhärten. Verantwortlich dafür ist auch die im Preßgut enthaltene Wasserfeuchte, die bei der fortgesetzten Erwärmung in Dampf übergeht und damit den Abbindeprozeß beschleunigt. Das heißt, die über die Preßstrecke bzw. Preßzeit hergestellte Holzwerkstoffplatte muß zumindest ab dem 100° Celsius-Dampfpunkt in der Mitte der Preßgutmatte bis zum Verlassen der Preßstrecke bzw. der Presse entsprechend der Abbindestrecke X bzw. der Abbindezeit X soweit an Festigkeit gewonnen haben, daß mit dem Verlassen der Presse bzw. der Preßstrecke die Platte eine Querzugfestigkeit aufweist, die dem noch in der Platte wirkenden Restdampfdruck entgegenwirkt. ist die Abbindestrecke X, bzw. die Abbindezeit X zu klein eingestellt, werden dadurch Platzer beim Verlassen der Preßstrecke erzeugt, die die Oberfläche und das Produkt zerstören. Platzer in der Holzwerkstoffplatte können auch verhindert werden, indem man die Abbindestrecke X, bzw. die Abbindezeit X entsprechend lang, bzw. groß genug wählt. Das bedeutet, mit Rücksicht auf die Produktionssicherheit muß entweder der Preßzyklus in einer Etagenpresse oder die Stahlbandgeschwindigkeit der kontinuierlich arbeitenden Presse reduziert oder eine entsprechend längere Presse gebaut werden.
Andererseits ist es durch die EP 0 383 572 A2 bekannt, dass mit der erhöhten Energiezufuhr aufgrund des Dampfstoßes wesentlich kürzere Preßfaktoren oder extrem kurze Pressenlängen einer kontinuierlich arbeitenden Presse eingesetzt werden können. Allerdings mit dem großen Nachteil, daß im Kern der Platte durch Dampf, Wärme und Druck zu Beginn der Preßstrecke sich ein ungenügender Gegendruck aufgrund der erhöhten Plastizität des Holzwerkstoffes in der Platte mit dem Ergebnis aufbaut, daß die hergestellte Platte in der Anwendungspraxis eine völlig unzureichende Querzugsfestigkeit aufweist. Dieses Verfahren kam aus diesem Grunde nie zu einer industriellen Anwendung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit der die aufgezeigten Nachteile und Probleme in der bisherigen Anwendung von Hochfrequenz- oder Mikrowellenenergie dadurch gelöst werden, daß der Feuchtegrad der Preßgutmatte vor Eintritt in die Presse so eingestellt wird, daß bei einer merklichen Reduzierung des Preßfaktors durch eine Erhöhung der Preßgutvorwärmtemperatur auf über 80° Celsius eine ausreichende Querzugfestigkeit innerhalb der Preßstrecke bzw. des Preßzeit eingesteuert werden kann und die Zuführung und Abführung der Preßgutmatte in die Mikrowellen- bzw. aus der Mikrowellenvorrichtung so optimal gestaltet sein muß, so daß eine Vorwärmung des Preßgutes auf über 80° Celsius in kurzer Zeit erreicht wird, daß der Beginn der chemischen Reaktion für die Aushärtung des Bindemittels in den Bereich der Presse bzw. nach Beginn des Pressens fällt.
Die Lösung dieser Aufgabe für das Verfahren geht aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und für die Anlage aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 hervor. Die Lösung der gestellten Aufgabe für das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung im Kern der Preßgutmatte auf ≥ 85° Celsius nach oder während der Vorverdichtung durch Wanderwellen-Mikrowellenenergie und ihrer Reflexion in einer Wechselwirkung zwischen abgesandter und reflektierter Energie in die Preßgutmattenmitte erfolgt, wobei eine Fokussierung der Strahlungsenergie in den Mittenquerschnitt für einen erhöhten Erwärmungsgradienten vorgenommen wird und die vorgewärmte Preßgutmatte in den Preßbereich der Presse mit einer Feuchte geht, die 15% bis 30% geringer ist als die konventionelle Regelfeuchte von 12% bis 13%.
Durch diese Lösung sind nachstehende Vorteile anzuführen. Durch die Wirkung einer erhöhten Mikrowellenenergiedichte in der Mitte der Preßgutmatte, indem die nicht vom Schüttgut absorbierte Mikrowellenenergie durch zusätzliche Mikrowellenreflektorflächen und Regeleinrichtungen wieder in die Mitte der Preßgutmatte in einer Wechselwirkung zwischen abgesandter und reflektierter Energie geleitet wird, führt mit der Fokussierung der Wellenenergie im Kern der Matte mit dem Ergebnis, daß über eine wesentliche kürzere Strecke, und zwar im Verhältnis von circa 10:1 im Vergleich zur bisher bekannten Technik, die Vorwärmtemperatur im Kern der Preßgutmatte erreicht wird. Da der Erwärmungsgradient, bzw. der Energieeintragungs- und Energieabsorptionswinkel β bei Einleitung der konzentrierten Energie in die Mitte der Platte wesentlich größer ist als in der konventionellen Technik der Winkel α kann nach der bisherigen Versuchspraxis im Kern der geschütteten Preßgutmatte ein höheres Temperaturniveau eingesteuert werden, und zwar von circa 85° Celsius. Ein vorzeitiger Beginn der Bindemittelabbindung kann in der kurzen Zeit bis zur Erreichung der 85° Celsius zwar vorhanden sein, allerdings ist die verbleibende Reaktionszeit bis zum Einlauf der kontinuierlich arbeitenden Presse, bzw. bis zum Beginn des Preßzyklusses in einer Ein- oder Mehretagenpresse vernachlässigbar gering.
Die Anwendung bisheriger Hochfrequenzsysteme mit einer Vorwärmung bis zu 60° Celsius hat in der Praxis bereits eine Produktionsleistungserhöhung von circa 10% bis 15% bewirkt. Durch die Fokussierung der Wanderwellen in die Mitte der Preßgutmatte wird erreicht, daß man innerhalb sehr kurzer Zeit bereits 85° Celsius in Kern der Preßgutmatte erhält. Durch die Fokussierung der Strahlungsenergie in die Mitte der Preßgutmatte wird dem Deckschichtbereich weniger Wärme zugeführt. Bei Einführung des Preßgutes in die Presse wird aber die Zuführung der Wärmeenergie von außen, zum Beispiel von der beheizten Stahlbändern die noch fehlende Wärmeenergie an den Außenrändern schnell ausgeglichen, so daß sich dadurch im Endergebnis eine weitere Verkürzung des Preßfaktors, je nach Dicke der Platte, im Bereich von bis circa 50% erzielen läßt. Bewirkt wird dieses durch die Verschiebung des 100° Celsius Dampfpunktes in der Mitte der Preßgutmatte in Richtung Anfang der Preßstrecke. Ohne Vorwärmung liegt dieser 100° Celsius Dampfpunkt bei circa 75% bis 85% der Gesamtpressenlänge. Durch die erhöhte Energiedichte verschiebt sich dieser 100° Celsius Dampfpunkt in den vorderen Bereich der Preßstrecke, entsprechend etwa 35% bis 50% der Preßlänge bzw. der Preßzeit.
Verfahrenstechnisch dient die Anwesenheit einer Wasserfeuchte im Leim zum Wärmetransfer der von außen über die beheizten Preßbänder eingebrachten Wärmeenergie, wobei mittels der auf über 200° Celsius beheizten Stahlbändern die Wasserfeuchte im Deckschichtbereich in Dampf übergeht und über den Dampfdruck somit der Wärmetransfer in die Mitte der Preßgutmatte weiter beschleunigt wird. Bei den unterschiedlichen Holzwerkstoffplatten, wie zum Beispiel MDF, OSB oder Spanplatten werden je nach Leimart und Holzstruktur nach dem Stand der Technik verfahrensbedingte Regelfeuchtegrade eingestellt. Als Erkenntnis aus den aufgezeigten Vorteilen gilt:
Durch die extrem schnelle und konzentrierte Vorwärmung auf circa 85° Celsius gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren im Kern der geschütteten Preßgutmatte wird weniger Wasserfeuchte für den Wärmetransfer benötigt.
Begründet wird dies, weil zum einen weniger Wärmeenergie von außerhalb, sprich der Presse, in das Preßgut eingebracht werden muß und zum anderen stellt sich der 100° Celsius Dampfpunkt in der Plattenmitte früher, im vorderen Bereich der Preßstrecke, ein. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung können in etwa 15% bis 30% weniger Feuchte gegenüber der normal üblichen Regelfeuchte von 12% bis 13% eingestellt werden, wobei je nach Holzstruktur die Feuchte gezielt im Kernbereich und im Deckschichtbereich unterschiedlich eingestellt werden muß.
Bei der Herstellung von drei- oder mehrschichtigen Span-, MDF- oder OSB-Platten werden grundsätzlich die Deckschichten feuchter als die gestreute Mittelschicht eingestellt. Insgesamt kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung das Feuchteniveau um circa 15% bis 30% für den Deckschichten- und Mittelschichtenbereich gegenüber dem Stand der Technik verringert werden.
Bei der Herstellung von Spanplatten wird deshalb eine gezielte Anhebung der Feuchte in der Preßgutmattenmitte auf bis 5,5% und in den Deckschichten auf circa 9% nach der Vorwärmung und kurz vor dem Eintritt in die Presse durch Wasserdampfaufbringung auf die Deckschichten vorgenommen.
Bei der Herstellung von MDF-Platten ist es nicht immer üblich, die Fasermatte in einer Mehrschichtsstruktur zu streuen, das heißt es kommt dann eine einheitliche Faserschüttstruktur zur Anwendung. Bei bisherigen Verfahren mit einer mittleren Feuchte von circa 10% bis 11% könnte man den Feuchtegrad auf 7,5% nach der Erfindung absenken. Vorteilhafterweise könnte man zur weiteren Reduzierung des Preßfaktors die Gesamtfeuchte bei der Streuung auf circa 5,5% bis 6% absenken, die Mikrowellenvorwärmung mit erhöhter Energiekonzentration in die Mitte des Preßgutes einsteuern mit nachgeschalteter Bedampfung auf die Deckschichten der Preßgutmatte. Das heißt, mittels einer Bedampfungsstrecke zwischen Mikrowellenvorwärmung und zum Beispiel den einlaufenden Stahlbändern einer kontinuierlich arbeitenden Presse würde man mittels eines über die gesamte Breite angeordneten Dampfstrahlrohres Naßdampf der Oberfläche (Deckschicht) der Preßgutmatte zuführen, und zwar in einem Mengenverhältnis von circa 2%, so daß sich dann wiederum insgesamt eine Gesamtfeuchte von circa 7,5% einstellt und so in die Presse einführt.
Bei der Herstellung von OSB-Platten haben die Schnitzel zum Teil ebenfalls eine einheitliche Feuchtestruktur, deshalb kann man in ähnlicher Weise wie bei der MDF-Platte auch hier die Plattenproduktion mit einem zusätzlichen Dampfstoß zwischen Mikrowellenvorwärmung und dem Eintritt in eine kontinuierlich arbeitende Presse bzw. der Ein- oder Mehretagenpresse eine Leistungssteigerung bewirken, wobei die entsprechenden Werte für die Preßgutmattenmitte bei 3,5% bis 4% Feuchte und den Deckschichten bei 4,5% Feuchte liegen. Sowohl bei der Spanplattenproduktion als auch bei der Produktion von MDF- oder OSB-Platten kann aus Kosten- oder anderen Gründen eine Wasserdampfaufbringung nicht erwünscht oder nicht möglich sein. Dazu muß aber Vorsorge getroffen sein, daß die oben angeführten Feuchtewerte beim Eintritt der Preßgutmatte in die Presse der drei Plattenarten auch sicher erreicht werden. Zweckmäßigerweise wird dafür vorgeschlagen, daß die Streuung der Preßgutmatte mit einer 3% bis 5% höheren Feucht erfolgt, als für den Eintritt in die kontinuierlich arbeitende Presse oder die Ein- oder Mehretagenpresse notwendig ist, da die Mikrowellenvorwärmung keine nennenswerte Verringerung der Feuchte bedingt. Als Grund für die vorgeschlagene geringere Feuchte in der Preßgutmatte ist weiter anzuführen, daß bei Anwendung der Mikrowellenvorwärmtechnik mit Fokussierung der Strahlungsenergie in der Mitte der Preßgutmatte, bei gleicher Regelfeuchte wie bisher in der Anwendungspraxis üblich, sich die Nachteile aus EP 0 383 572 A2 , wie im Stand der Technik beschrieben, einstellen würden. Es würde sich die erhöhte Plastifizierung im Kern der Preßgutmatte gleich am Anfang der Preßstrecke bzw. der Preßzeit einstellen, wodurch sich kein ausreichend hohe Querzugsfestigkeit erreichen läßt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die vorteilhafte Anwendung der Mikrowellentechnik ist es also notwendig, zumindest in der Mitte der Preßgutmatte mit verminderter Regelfeuchte zu fahren, um den erhöhten Gegendruck bei der Verpressung der Preßgutmatte innerhalb einer Presse, besonders am Anfang des Preßvorgangs, zu bewirken, da bei geringerer Feuchte auch eine geringere Plastizität sich im Werkstoff einstellt und dies in der Preßgutmatte einen höheren Gegendruck gegen die Preßeinsteuerung bewirkt. Da für die chemische Reaktion des Leimes eine Mindestfeuchte zur Abbindung der Späne bzw. Fasern notwendig ist, ist es somit vorteilhaft, im Deckschichtbereich mit einer erhöhten Feuchte zu fahren. Mit dieser erhöhten Feuchte gegenüber dem Kern der Preßgutmatte wird bei Eintritt in die Presse mit dem beheizten Stahlband, bzw. der Preß-/Heizplatte, sofort Dampf in den Deckschichtbereichen entwickelt, der dann einen weiteren Wärmetransfer in die Mitte der Preßgutmatte bewirkt, so daß dadurch der 100° Celsius Dampfpunkt noch schneller entlang der Preßstrecke bzw. des Preßzyklusses erreicht wird und mit der Verteilung der erhöhten Feuchte aus der Deckschicht sich insgesamt die für die Leimabbindung erforderliche Mindestfeuchte sich über den gesamten Querschnitt gleichmäßig einstellt. Mit der erhöhten Deckschichtfeuchte wird in vorteilhafter Weise einer Voraushärtung an der Deckschichtoberfläche beim Eintritt in die kontinuierlich arbeitende Presse, bzw. beim Anfahren des Preßzyklusses einer Ein- oder Mehretagenpresse, entgegengewirkt. Da jedoch für den Wärmetransfer bis zum Kern der Preßgutmatte weniger Wasserfeuchte benötigt wird, kann somit insgesamt gegenüber der konventionellen Verfahrenstechnik die Regelfeuchte niedriger eingestellt werden. Weiter stellt sich eine erhöhte Produktionssicherheit ein, weil mit der geringeren Feuchte gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Platzergefahr an der fertigen Platte praktisch ausgeschlossen ist.
Eine vorteilhafte Möglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht weiter darin, daß mittels der über die Breite der Preßgutmatte einstrahlenden Mikrowellenvorwärmung die Steuerung der Energiedichte so getroffen werden kann, daß ein von der Mitte zum Rand der Preßgutmatte abfallendes Temperaturprofil von zum Beispiel 85° Celsius zu 75° Celsius einregelbar ist. Dies erbringt den Vorteil einer besseren Entdampfung der Preßgutmatte von der Mitte in die Ränder über die beiden Längsseiten während des Preßzyklusses.
Als Ergebnis und Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weiter ausgeführt werden, das kombinierte Verfahren der Mikrowellenvorwärmung mit erhöhter Energiedichte durch Fokussierung der Wanderwellen in der Mitte der Preßgutmatte und einer differenzierten Feuchteverteilung von außen nach innen ergibt sich insbesondere bei extrem dicken Plattenstärken im Bereich von 40 bis 100 mm und mehr einer beschleunigten Wärmedurchdringung bis in den Kern der Preßgutmatte hinein, so daß im Endergebnis nach den vorliegenden Versuchen Preßzeitverkürzungen im Bereich von 40% bis zu 50% zu erreichen sind.
Prozeßbedingt können zum Beispiel mit Rücksicht auf die verwendeten Leimsysteme bei der OSB-Plattenherstellung (alkalische Phenolharze) und bei der Spanplattenherstellung (Isozyanate) oder bei der MDF-Plattenherstellung, bedingt durch die Faserstruktur, die Preßzeiten durch dieses Verfahren drastisch verkürzt werden. Nach der Anwendungspraxis mit vorgewärmten Spänen gilt demnach: pro 1° Celsius Temperaturerhöhung eine circa 0,5 bis 1% Reduzierung des Preßfaktors. Kombiniert mit differenzierter Feuchteeinstellung, zum Beispiel mit zusätzlicher Wasser- oder Dampfbefeuchtung der Deckschichten werden weitere 5% bis 10% Preßfaktorreduzierungen erreicht.
Eine vorteilhafte Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geht aus Anspruch 10 hervor. Nach dem Stand der Technik besteht die Anlage aus einer Streustation, einer Mikrowellenvorwärmeinrichtung und einer beheizbaren Presse. Gemäß der Erfindung ist die Anlage derart aufgebaut, daß die Mikrowellenvorwärmeinrichtung mit zur Preßgutmattenmitte fokussierend angeordneten Generatoren und Reflektoren besteht, wobei die Preßgutmatte innerhalb der Mikrowellenvorwärmeinrichtung einen Wärmetunnel durchläuft, der nach oben und unten von umlaufenden Kunststoffbändern begrenzt ist und die Preßgutmatte auf eine der Streuhöhe y gleichem Abstand hält und beide Kunststoffbänder über nichtleitende Begrenzungsplatten aus Kunststoff in einem Abstand von jeweils 20 mm zu den Generatoren und Reflektoren geführt sind und daß die Reflektoren zu den Generatoren im Abstand H über eine Zustelleinrichtung mit der oberen Begrenzungsplatte entsprechend der jeweiligen Preßgutstärke variierend einstellbar sind. Der Vorteil der Anlage gemäß der Erfindung besteht in einer optimalen Einbringung der Mikrowellenenergie mit einem Wirkungsgrad von mehr als 90% zur Erzielung einer kontrollierten Fokussierung im Kernbereich der Preßgutmatte und daß die Mikrowellengeneratoren und -reflektoren unmittelbar nur mit einem geringen Spaltabstand von ≤ 20 mm der Preßgutmattenoberfläche zugeordnet sind, das heißt die vorverdichtete oder geschüttete Preßgutmatte kontrolliert zwischen die Mikrowellengeneratoren und -reflektoren geführt wird und die vorerwärmte Preßgutmatte unmittelbar nach dem Verlassen der Mikrowelleneinrichtung ohne Wärmeverlust (Abstrahlung) der Presse zugeführt wird zum Zwecke einer energetisch optimalen Anlage.
Anhand der Zeichnung werden weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und auch in den Unteransprüchen angegeben sind. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung die Anlage gemäß der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 einen Schnitt a-a nach 1,
3 die Mikrowellenvorwärmeinrichtung mit Dampfzuführungseinrichtung,
4 den Preßgutmattenquerschnitt mit verstärktem Wärmeeintrag in der Mitte und
5 bis 7 Diagramme zur Darstellung und Gegenüberstellung der bisherigen und durch die Erfindung gegebenen Temperatur- und Zeitprofile anhand der Preßgutmatte.
In der Zeichnung ist die Anlage zur Durchführung des Verfahrens in einer Gesamtansicht und Seitenansicht in 1 dargestellt. Sie besteht in ihren Hauptteilen aus der Streustation 16, aus der die Preßgutmatte 14 auf das Formband 6 gestreut wird, aus einer Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 und der Presse 1. Zur Erläuterung der Erfindung ist im Ausführungsbeispiel eine kontinuierlich arbeitende Presse 1 willkürlich gewählt, die als Doppelbandpresse mit umlaufenden Stahlbändern und beheizbaren Preß-/Heizplatten 2 ausgebildet ist. Die Erfindung könnte auch an einer Ein- oder Mehretagenpresse beschrieben werden und dort Anwendung finden. Die Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 ist unmittelbar vor den einlaufenden Stahlbändern der kontinuierlich arbeitenden Presse 1 angeordnet. Bei Bedarf – je nach geplantem Endprodukt – ist eine Dampfzuführungseinrichtung 5, zwischen Auslauf der Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 und der schrägen Stahlbandeinlaufführung 7 vorgesehen. In 2, Schnitt a-a wird für die Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 die Zuordnung der umlaufenden Kunststoffbänder 8 oben und der Kunststoffbänder 11 unten zur Preßgutmatte 14 und den Generatoren 12 bzw. Reflektoren 13 dargestellt, und zwar umhüllt das obere Kunststoffband 8 die obere Preßgutoberfläche und das Kunststoffband 11 die untere Preßgutoberfläche, wobei beide Kunststoffbänder 8 und 11 über nicht leitende als Gleitplatten ausgebildete Begrenzungsplatten 9 und 10 mit einem Abstand zu den Reflektoren 13 und den Generatoren 12 von circa 20 mm geführt werden. Der Abstand H zwischen den Generatoren 12 und den Reflektoren 13 innerhalb der Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 ist ≥ der Schüttguthöhe y. Im Durchlauf der Kunststoffbänder 8 und 11 mit der Preßgutmatte 14 gleiten diese Kunststoffbänder 8 und 11 zwischen den Begrenzungsplatten 9 und 10. Der Abstand H wird über eine Zustelleinrichtung 15 im Abstand der Reflektoren 13 zu den Generatoren 12 eingestellt. Die vorgewärmte Preßgutmatte 14 wird oben und unten von den Kunstoffbändern 8 und 11 umhüllt, bis unmittelbar an die Stahlbänder der kontinuierlich arbeitenden Presse 1 herangeführt, so daß Wärmeverluste durch Abstrahlung oder Austrocknungsverluste vermieden werden. 3 zeigt alternativ bei Einsatz von gelochten oder gewebten Kunststoffbändern 8 und 11, daß die Überbrückung bzw. Übergabestrecke zu den Stahlbändern der kontinuierlich arbeitenden Presse 1 als Bedampfungsstrecke für die obere und untere Deckschicht in einer Dampfzuführungseinrichtung 5 genutzt werden kann.
Der Einlauf der Preßgutmatte 14 in die umlaufenden Kunststoffbänder 8 und 11 der Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 ist wie folgt:
Zur Herstellung einer Spanplatte wird mittels einer Streustation 16 eine Drei- oder Mehrschichtplatte auf das Formband 6 gestreut. In der nachgeschalteten Vorverdichtungseinrichtung wird mittels einer Vorpresse 17 die gestreute Drei- oder Mehrschichtmatte gleichmäßig vorverdichtet und den Kunststoffbändern 8 und 11 der Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 zugeführt. Zusätzlich kann ein Niederhalteband 19 oben zwischen Vorpresse 17 und den Kunststoffbändern 8 und 11 zugeschaltet sein. Diese Niederhalteeinrichtung mit entsprechend unten umlaufendem Band 18 in der Vorpresse 17 bewirkt, daß die in der Vorpresse 17 erzeugte Preßgutmattenhöhe y unverändert bleibt und somit möglichst ein geringer Abstand zwischen den Generatoren 12 und den Reflektoren 13 eingestellt werden kann.
Zur Herstellung von MDF-Platten wird die Preßgutmatte 14 als Einschichtstruktur von der Streustation 16 auf das Formband 6 gestreut, in der Vorpresse 17 vorverdichtet und über das Band 18 wiederum der Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 zugeführt, wobei durch die zielsichere Einschaltung einer Dampfzuführungseinrichtung 5 eine differenzierte Feuchteeinstellung zwischen Mittelschicht und Deckschicht eingesteuert werden kann.
Zur Herstellung von OSB-Platten sind die Schnitzel einheitlich beleimt und somit auch einheitlich in der Feuchte eingestellt, werden aber aus Festigkeitsgründen in der Schnitzelorientierung um 90° versetzt in einer Drei- oder Mehrschichtstreuung orientiert zu einer Preßgutmatte 14 gestreut und ohne Einsatz einer Vorpresse 17 der Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 zugeführt, wobei in ähnlicher Weise, wie bei MDF-Platten, eine differenzierte Feuchte zwischen Mittelschicht und Deckschicht über eine Dampfzuführungseinrichtung 5 eingestellt werden kann. Die Dampfzuführungseinrichtung 5 besteht zur Bedampfung der oberen und unteren Schicht aus einem quer über und unter der Preßgutmatte 14 angeordnetem Rohrprofil, wobei aus diesem Rohrprofil über Dampfdüsen der Dampf gleichmäßig auf die Oberflächen oben und unten auf die Preßgutmatte 14 verteilt wird. Mittels dieser Dampfzuführungseinrichtung 5 kann der Abstand zwischen dem Auslauf der Mikrowellenvorwärmeinrichtung 4 in der Übergabe zu den Stahlbändern der kontinuierlich arbeitenden Presse 1 sehr klein gehalten werden, wobei dieses Dampfsystem gleichzeitig als Übergabeelement zu den Stahlbändern der kontinuierlich arbeitenden Presse 1 ausgebildet ist.

Die 4 zeigt den Querschnitt mit der Breite B der Preßgutmatte 14 bei verstärktem Eintrag von Wärme durch die Generatoren 12 und die Reflektoren 13 in die Längsmitte und abfallendem Temperaturprofil zum Beispiel von der Mitte der Preßgutmatte 14 mit 85° zu den Rändern der Preßgutmatte 14 mit 75° Celsius. Dadurch wird eine bessere Entdampfung von der Mitte BM zum Rand BR der Preßgutmatte 14 entsprechend dem Dampfdruckgefälle erzielt. Nachstehende Tabelle zeigt rechts in der Spalte die Reduzierung der Regelfeuchte um circa 30% durch das Verfahren und der Anlage gemäß der Erfindung. TABELLE

Plattenart	Normal oder variiert mit Dampfzufuhr	Preßgutmattenbereich, bzw. -art	Bisheriges Verfahren: Feuchte in % ohne Vorwärme	Neues Verfahren Feuchte in % und um 30% reduziert

Spanplatte	normal	Deckschicht	12–14	≈ 9
		Mittelschicht	6–7	≈ 5,5
MDF-Platte	normal		10–11	≈ 7,5
	variiert mit Dampfzufuhr	Faserstruktur		≈ 5,5
	16 mm Dicke und Dichte = 650 bis 720 kg/m³			≈ 2,0
OSB-Platte	normal		6–7	4,5
	variiert mit Dampfzufuhr	Schnitzel Deckschicht		≈ 3,5–4 ≈ 2

In 5 ist mit L die Gesamtpreßstrecke bzw. Preßzeit, mit La die bisherige, konventionelle Vorwärmstrecke bzw. Zeit und mit Lb die Einwirkungsstrecke bzw. Zeit bei HF- oder Mikrowellenvorwärmung mit fokussierter Wanderwellen-Mikrowellen-Energiedichte gemäß der Erfindung in der Mitte der Preßgutmatte 14 dargestellt. Weiter ist in Grad Celsius die nutzbare Vorwärmstrecke, mit Winkel α die bisherige und mit Winkel β der gemäß der Erfindung mögliche schnelle und kurze Energieeintrags- und Energieabsorbtionswinkel aufgezeigt.
In 6 ist ein orientierender Vergleich für den Wärmeeintrag in der Breite My der Preßgutmatte 14 aufgezeigt, wobei die Kurve a für die bisherige und die Kurve b für den erfindungsgemäßen Temperatureingang in dem Querschnitt der Preßgutmatte 14 steht. Aus 7 ist ein Vergleich der Temperaturen in Grad Celsius in der Preßgutmattenmitte zur Preßstrecke L (100%) bzw. zur Preßzeit in Prozent vom Beginn der Vorwärmung bis zum Austrag aus der kontinuierlich arbeitenden Presse 1 mit La für die bisherige Vorwärmung und Lb für den Verlauf für den Verlauf mit der Vorwärmung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Kure Lc zeigt den Verlauf ohne Vorwärmung.
Bezugszeichenliste

1: Presse
2: Preß-/Heizplatte in 1
3: Wärmetunnel in 4
4: Mikrowellenvorwärmeeinrichtung
5: Dampfzuführungseinrichtung
6: Formband
7: Stahlbandeinlaufführung
8: oberes Kunststoffband
9: obere Begrenzungsplatte
10: untere Begrenzungsplatte
H: Abstand
y: Schüttguthöhe
11: unteres Kunststoffband
12: Generator
13: Reflektor
14: Preßgut
15: Zustelleinrichtung
16: Streustation
17: Vorpresse
18: Führungsband unten
19: Niederhalteband

Claims

Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, wie Span-, Faser- oder Schnitzelplatten aus einem Gemisch von mit Bindemittel versetzten lignozellulose und/oder zellulosehaltigen Teilchen, wie Späne, Fasern oder Schnitzel, wobei die Einzelteilchen aus einer Streustation auf ein sich bewegendes Formband zu einer Pressgutmatte gestreut und mittels Hochfrequenz-(HF) oder Mikrowellenenergie (MW) vorgewärmt werden und die Pressgutmatte nach Überführung in eine Ein- oder Mehretagenpresse oder eine kontinuierlich arbeitende Presse unter Anwendung von Druck und Wärme verpresst und ausgehärtet wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) die Vorwärmung im Kern der Pressgutmatte auf ≥ 85° Celsius erfolgt nach oder während der Vorverdichtung durch Wanderwellen-Mikrowellenenergie und ihrer Reflexion in einer Wechselwirkung zwischen abgesandter und reflektierter Energie in die Pressgutmattenmitte, wobei eine Fokussierung der Strahlungsenergie in den Mittenquerschnitt für einen erhöhten Erwärmungsgradienten, vorgenommen wird und b) die vorgewärmte Pressgutmatte geht in den Pressbereich der Presse mit einer Feuchte, die 15% bis 30% geringer ist als die konventionelle Regelfeuchte von 12% bis 13%.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung einer Spanplatte eine gezielte Anhebung der Feuchte in der Preßgutmattenmitte auf 5,5% und in den Deckschichten auf circa 9% nach der Vorwärmung und kurz vor dem Eintritt in die Presse durch Wasserdampfaufbringung auf die Deckschichten vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF) eine gezielte Anhebung der Feuchte in der Preßgutmattenmitte auf circa 5,5% und in den Deckschichten auf circa 7,5% nach der Vorwärmung und kurz vor dem Eintritt in die Presse durch Wasserdampfaufbringung auf die Deckschichten vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von orientiert gestreuten Schnitzelplatten (OSB) eine gezielte Anhebung der Feuchte in der Preßgutmattenmitte auf circa 3,5% bis 4% und in den Deckschichten auf circa 4,5% nach der Vorwärmung und kurz vor dem Eintritt in die Presse durch Wasserdampfaufbringung auf die Deckschichten vorgenommen wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 1 und 3 oder 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von Holzwerkstoffplatten ohne Wasserdampfaufbringung auf die Deckschichten, die Streuung der Preßgutmatte mit ein- oder mehreren Schichten generell mit einer 3% bis 5% höheren Feuchte erfolgt als für den Eintritt in die Presse vorgesehen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erwärmung der Deckschichten der Preßgutmatte auf eine Temperatur von circa 200° Celsius im Einlaufbereich einer kontinuierlich arbeitende Presse der 100° Celsius Dampfpunkt in der Mitte der Preßgutmatte im Bereich des vorderen Drittels bis zur Hälfte der Preßstrecke eingeregelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erwärmung der Deckschichten der Preßgutmatte auf eine Temperatur von circa 200° Celsius im Preßbereich einer Ein- oder Mehretagenpresse der 100° Celsius Dampfpunkt in der Mitte der Preßgutmatte zeitlich im Anfangsdrittel bis zur Hälfte des Preßzyklusses eingesteuert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der über die Breite der Preßgutmatte einstrahlenden Mikrowellenvorwärmung ein von der Mitte zum Rand der Preßgutmitte abfallendes Temperaturprofil von 85° Celsius bis etwa 75° Celsius eingeregelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Streuung und Vorwärmung die Preßgutmatte vorverdichtet wird.
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Streustation, einer Mikrowellen- oder Hochfrequenz-Vorwärmeinrichtung und einer beheizbaren Presse, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenvorwärmeinrichtung (4) mit zur Preßgutmattenmitte fokussierend angeordneten Generatoren (12) und Reflektoren (13) besteht, wobei die Preßgutmatte (14) innerhalb der Mikrowellenvorwärmeinrichtung (4) einen Wärmetunnel (3) durchläuft, der nach oben und unten von umlaufenden Kunststoffbändern (8 und 11) begrenzt ist und die Preßgutmatte (14) auf eine der Streuhöhe (y) gleichem Abstand hält und beide Kunststoffbänder (8 und 11) über nichtleitende Begrenzungsplatten (9 und 10) aus Kunststoff in einem Abstand von jeweils 20 mm zu den Generatoren (12) und Reflektoren (13) geführt sind und daß die Reflektoren (13) zu den Generatoren (12) im Abstand (H) über eine Zustelleinrichtung (15) mit der oberen Begrenzungsplatte (9) entsprechend der jeweiligen Preßgutstärke variierend einstellbar ist.
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Streustation (16) und der Mikrowellenvorwärmeinrichtung (4) eine auf das Preßgut (14) und damit auf das Formband (6) einwirkenden Vorpresse (17) vorgesehen ist.
Anlage nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpresse (17) als Doppelbandpresse mit oberem Niederhalteband (19) und unterem Führungsband (18) ausgeführt ist, wobei das Formband (6) und das Niederhalteband (19) das vorverdichtete Preßgut (14) dem unteren Kunststoffband (11) der Mikrowellenvorwärmeinrichtung (4) unmittelbar übergeben zuführt.
Anlage nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im auslaufenden Bereich der Mikrowellenvorwärmeinrichtung (4) und Presse (1) eine Dampfzuführungseinrichtung (5) angeordnet ist, die im Bereich der Mikrowellenvorwärmeinrichtung (4) und Dampfzuführungseinrichtung (5) mit gelochten oder gewebten Kunststoffbändern (8 und 11) versehen ist.
Anlage nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein gelochtes oder gewebtes Kunststoffband (8), als Niederhalteband, stets an der Oberseite des Preßgutes (14) anliegend durch die Vorpresse (17), die Mikrowellenvorwärmeinrichtung (4) und die Dampfzuführungseinrichtung (5) umlaufend geführt ist.