DE10230191A1

DE10230191A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verpressen von Vliesen aus Streugut

Info

Publication number: DE10230191A1
Application number: DE2002130191
Authority: DE
Inventors: Herbert Georg Nopper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-07-06
Also published as: DE10230191B4

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Verpressen von Vliesen aus Streugut, mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Bereitstellen eines Vlieses aus Streugut, DOLLAR A - Einstellen des Vlieses auf DOLLAR A - eine Temperatur im Bereich von von 50-80 DEG , DOLLAR A - einen Gesamtfeuchtegehalt im Bereich von 3-5 Gewichtsprozent und DOLLAR A - einen Oberflächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche im Bereich von 50-200 g Flüssigkeit pro m·2·, DOLLAR A - Heißverpressen des Vlieses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpressen von Vliesen aus Streugut, in dem ein Vlies in einem Heißverpressungsschritt erwärmt und verpresst wird, z.B. bei der Herstellung von Werkstoffplatten. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Verpressen von Vliesen aus Streugut.
Verfahren und Vorrichtungen der vorgenannten Art sind bekannt und werden bei der Herstellung von Bau- und Isolationswerkstoffen oder ähnlichem verwendet.
Ein bekanntes Problem bei der Heißverpressung von Vliesen ist die Bildung von Spaltern und Blasen infolge einer hohen Feuchtigkeit, welche sich im Streugut befindet und nicht während des Heißpressvorgangs abgeführt werden kann. Diese Feuchtigkeit erzeugt beim Heißpressen einen Dampfdruck, welcher eine ausreichende Verpressung und Verbindung des Streuguts verhindert und somit zu den vorgenannten Spaltern und Blasen führt. Regelmäßig wird daher angestrebt, die Feuchtigkeit des Streuguts möglichst weit zu verringern, bevor der Heißpressvorgang beginnt.
In diesem Zusammenhang offenbart die EP 0 695 609 A2 , die Feuchtigkeit des Streuguts beim Vorerwärmungsvorgang durch zusätzliche Verfahrensmaßnahmen einzustellen, nämlich zu verringern, um zu verhindern, dass ein bestimmter Feuchtigkeitsgehalt im Streugut überschritten wird, wenn der Heißpressvorgang beginnt. Gemäß dem beschriebenen Verfahren wird das Streugut zum Zwecke der Vorerwärmung mit einem klimatisierten Fluid aus Luft und Wasserdampf durchströmt und eine gewisse Kondensation des Wasserdampfs in dem Streugut in Kauf genommen. Die Feuchte des erwärmten Streugutes wird erforderlichenfalls z.B. dadurch eingestellt, dass es vor dem Durchleiten des klimatisierten Fluids einem Trocknungsprozess unterworfen wird. Hierdurch wird allerdings nachteiligerweise nicht verhindert, dass sich bei Durchführung des beschriebenen Verfahrens in der Plattenmitte ein hoher Feuchtegehalt einstellt; denn die Erwärmung des Streuguts erfolgt regelmäßig über Heizplatten von außen nach innen; der Dampfstrom folgt nämlich der Erwärmungsrichtung und reichert sich in der Plattenmitte an.
Ein weiteres Problem bei der Heißverpressung von Vliesen aus Streugut ist die ungleichmäßige Erwärmung der Vliese. Aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Streuguts kann mit kostengünstigen Erwärmungsverfahren, wie beispielsweise Kontakterwärmung, konvektiver und/oder zwangskonvektiver Wärmeübertragung regelmäßig zwar eine ausreichende Erwärmung der Ober- bzw. Außenflächen des Vlieses erzielt werden, jedoch bleibt der Kernbereich des Vlieses unterhalb der Temperatur des Randbereichs und wird häufig nicht ausreichend erhitzt, um eine ausreichende Verdichtung und Verbindung des Streuguts zu erzielen. Als Folge hiervon treten im Kernbereich Spalter, Blasen oder Risse auf, welche die Festigkeit des heißverpressten Vlieses verringern.
Insbesondere ist aus der DE 196 10 755 A1 bekannt, zum Erzielen einer über den Querschnitt gleichmäßigen Wärmeverteilung vor dem Heißverpressungsschritt eine Vorwärmung des Vlieses durchzuführen. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Vlies bereits zu Beginn des Heißverpressungsschrittes eine gegenüber der Umgebungstemperatur erhöhte Temperatur aufweist.
Es ist zudem bereits bekannt, mit dem Ziel einer gleichmäßigen Durchwärmung eines Vlieses vor einer Heißpressung Wasser auf die Oberfläche eines Vlieses zu applizieren, um während der Pressung das verdampfende Wasser als Wärme transportmedium in das Vliesinnere (den späteren Plattenkern) zu nutzen; derartige Anlagen waren im Markt jedoch bislang nicht erfolgreich, da es häufig zu nicht beherrschbaren Verfahrensabläufen kam.
Der Erfindung liegt die primäre Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine Heißverpressung von Vliesen im Wesentlichen ohne die Bildung von Spaltern, Rissen oder ähnlichem ermöglicht und mit dem im Vergleich mit den bekannten Verfahren eine besonders hohe Festigkeit der heißverpressten Vliese erzielt wird. Die Heißverpressung sollte zudem vorzugsweise ohne eine hinsichtlich der Bindungsfestigkeit kontraproduktive Kondensatbildung im Vliesinneren ablaufen und im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren bei gleicher Produktqualität eine reduzierte Presszeit ermöglichen.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ausführung des vorgenannten Verfahrens bereitzustellen.
Die primäre Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Verpressen von Vliesen aus Streugut, mit folgenden Schritten:

– Bereitstellen eines Vlieses aus Streugut (z.B. pflanzlichen Fasern und Spänen, insbesondere auf Strohbasis),
– Einstellen des Vlieses auf eine Temperatur im Bereich von 50 – 80 °C, einen Gesamtfeuchtegehalt im Bereich von 3 – 5 Gewichtsprozent und einen Oberflächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche im Bereich von 50– 200 g Flüssigkeit pro m² (abhängig von der Dicke der herzustellenden Platte; bei Platten ab einer Dicke von 16 mm bevorzugt 100–200 g/m²)
– Heißverpressen des Vlieses

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass sich ein Vlies aus Streugut (insbesondere ein Vlies aus pflanzlichen Spänen oder Fasern) besonders schnell zu einer Platte mit bemerkenswert hoher Stabilität und zumindest im Wesentlichen spalterfreier Struktur verpressen lässt, wenn die Vliesparameter Temperatur, Gesamtfeuchte und Oberflächenfeuchte zu Beginn des Heißverpressens wie vorstehend definiert eingestellt sind. Werden einer oder mehrere der genannten Parameter nicht auf einen Wert eingestellt, wie er für das erfindungsgemäße Vertah ren angegeben ist, lässt sich der Gesamtprozess nicht in der angestrebten Weise optimieren.
Vorzugsweise wird das Vlies zum Einstellen seiner Temperatur mittels einer Vorerwärmungsvorrichtung vorerwärmt, wie nachfolgend noch weiter ausgeführt wird.
Zum Einstellen des Gesamtfeuchtegehalts auf einen erfindungsgemäßen Wert kann das eingesetzte Streugut vorab oder das daraus hergestellte Vlies getrocknet werden, z.B. falls das eingesetzte Streugut eine zu hohe Anfangsfeuchte besitzt.
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet, dass sich ein z.B. durch Trocknung des Vlieses auf einen Wert im erfindungsgemäßen Bereich eingestellter Gesamtfeuchtegehalt bis zum nachfolgenden Heißpressschritt nur um maximal 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Vlieses ohne Oberflächenwasser, verändert.
Zum Einstellen eines erfindungsgemäßen Wertes für die Oberflächenfeuchte wird das Vlies (insbesondere ein Vlies aus pflanzlichen Spänen oder Fasern) üblicherweise vor und/oder nach dem Vorerwärmen oberflächlich mit einem Fluid befeuchtet; hierauf wird nachfolgend noch im Detail eingegangen.
Das Befeuchten des Vlieses kann beispielsweise mittels Besprühen oder Benetzen oder einer Kombination aus den vorgenannten Verfahren erfolgen.
Die oberflächliche Befeuchtung des Vlieses kann einerseits vorteilhaft in einem separaten Schritt vor der Vorerwärmung des Vlieses erfolgen, d.h. vor der Einstellung eines erfindungsgemäßen Wertes für die Vliestemperatur. Da das Vorerwärmen bei Einsatz von Wasser als Befeuchtungsmittel nicht zu einem signifikanten Verdampfen des Wassers führt, ändert sich hierbei der eingestellte Wert für die Oberflächenfeuchte nicht signifikant; bei Verwendung anderer Befeuchtungsmittel wird der Fachmann den Einfluss der Vorerwärmung auf den Wert für die Oberflächenfeuchte bei der Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigen.
Alternativ kann die Befeuchtung vorteilhaft in einem separaten Schritt nach einem Vorerwärmungsschritt, d.h. zwischen der Vorerwärmung und der Heißverpressung des Vlieses erfolgen. Die Vorerwärmung kann dann vorteilhaft z.B. mittels Durchleitung trockener erwärmter Luft (siehe dazu unten) und bei einer niedrigen Durchschnittsfeuchte des Vlieses erfolgen, d.h. ohne Kondensatbildung.
Weiterhin ist es in manchen Fällen sinnvoll, dass eine Befeuchtung des Vlieses sowohl vor der Vorerwärmung als auch – nochmals – nach der Vorerwärmung erfolgt, so dass die vorteilhafte Wirkung der Befeuchtung sowohl beim Vorerwärmungsvorgang als auch beim Erwärmungsvorgang während des Heißpressens erzielt wird.
In allen drei für besonders geeignete Zeitpunkte der Befeuchtung genannten Fällen wird bei der Heißverpressung des Vlieses nach Einstellung der erfindungsgemäß relevanten Parameter eine gleichmäßige Durchwärmung erzielt. Der Wärmetransport erfolgt dabei nach Pressbeginn aufgrund der Konvektion verdampften Oberflächenwassers.
Die Befeuchtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt regelmäßig so, dass die Oberflächen des Vlieses zumindest partiell (d.h. nicht auf ganzer Fläche), zum Erreichen einer gleichmäßigen Durchwärmung des Vlieses aber vorteilhafterweise gleichmäßig auf ganzer Fläche befeuchtet werden. Zum Erreichen des angestrebten Dampfstoßeffektes wird nur eine geringe Wassermenge eingesetzt, die vorteilhafterweise geringer ist als 200 g Wasser/m² Vliesoberfläche (Oberseite und/oder Unterseite), insbesondere wenn aus dem Vlies eine Platte mit einer Dicke im Bereich von 16 – 19 mm hergestellt werden soll. Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren dabei so ausgestaltet, dass sich die durch den Befeuchtungsschritt applizierte Masse an Oberflächenwasser (Verhältnis der Masse an Oberflächenwasser zur Fläche der befeuchteten Oberfläche) bis zum nachfolgenden Erwärmungsschritt um maximal 10 % verändert, bezogen auf die Gesamtmasse an Oberflächenwasser des frisch befeuchteten Vlieses. Häufig wird mit sehr gutem Erfolg Oberflächenwasser im Bereich von 100 – 150 g/m² auf das Vlies appliziert.
Durch eine gleichmäßige Befeuchtung zumindest einer, vorzugsweise aber beider Vliesoberflächen auf vorzugsweise ganzer Fläche (vollständige Befeuchtung) wird regelmäßig eine besonders gleichmäßige Durchwärmung erzielt. Bei unsachgemäßer vollständiger Befeuchtung besteht andererseits jedoch eine gewisse Gefahr, dass eine unzulässig hohe Restfeuchte im Vlies verbleibt, welche die Bindefes tigkeit des Streuguts so vermindert, wie es aus dem Stand der Technik für überfeuchteVliese bekannt ist. Um diesem nachteiligen Effekt entgegenzuwirken, kann es in Einzelfällen vorteilhaft sein, nur Teilbereiche der Oberflächen der Vliese zu befeuchten, d.h. eine nur partielle Befeuchtung vorzunehmen. So kann beispielsweise ein Aufbringen von Fluid in Form eines Musters, wie zum Beispiel eines Gitters oder einer anderen Struktur erfolgen. In diesem Fall wird bei geeigneter Wahl des Auftragsmusters eine ausreichende Gleichmäßigkeit an Durchwärmung erzielt. Zur Befeuchtung können z.B. auf Rechen montierte Sprühdüsen und/oder Schleuderwalzen eingesetzt werden; die Befeuchtung erfolgt vorzugsweise ohne Kontakt zwischen Vlies und Befeuchtungsvorrichtung (z.B. Sprühdüse), um einer Vliesablösung vorzubeugen.
Es ist zwar im Rahmen der Erfindung nicht ausgeschlossen, auch die Seitenflächen bzw. -kanten des Vlieses zu befeuchten, dies ist aber häufig eher nachteilig. Es wurde festgestellt, dass insbesondere bei Befeuchtung der Vlies-Ober- und/oder Unterseite ohne Befeuchtung der Seitenflächen die vorteilhafte beobachtete Wirkung erzielt wird.
Eine weitere vorteilhafte Verfahrensgestaltung sieht vor, dass zur Befeuchtung flüssiges Wasser und/oder Wasserdampf verwendet wird:
Die Verwendung von Wasser ist besonders kostengünstig und ermöglicht eine umweltfreundliche Produktion. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass Wasser/Wasserdampf eine ausreichende Gleichmäßigkeit bei der Vlies-Erwärmung bewirken kann. Es ist in manchen Fällen sinnvoll, Fluide zu verwenden, deren physikalische Eigenschaften noch vorteilhafter für die bezweckte Wirkung sind, so zum Beispiel einen a) niedrigeren Dampfdruck und/oder eine b) höhere Wärmeleitfähigkeit und/oder c) einen besseren Wärmeübergang zu dem Streugut des Vlieses als Wasser aufweisen. Aus Kostengründen und aufgrund der zufriedenstellenden Ergebnisse ist es jedoch bevorzugt, Wasser und/oder Wasserdampf zu verwenden.
In vorteilhafter Weise kann bei der Befeuchtung zusätzlich ein Trennmittel auf die Vliese aufgetragen werden.
Durch das Trennmittel wird erreicht, dass die Haftung des Vlieses an der Vorwärmvorrichtung und/oder der Heißpressvorrichtung verringert wird, wodurch eine höhere Produktionssicherheit und Produktqualität erreicht wird. Insbesondere wird der Entformungsvorgang aus der Heißpressvorrichtung erleichtert. Ein separater Trennmittelauftrag, der das Verfahren aufwändiger und langwieriger macht, kann entfallen. Durch den kombinierten Auftrag von Befeuchtungsmittel und Trennmittel wird somit eine Vereinfachung des Heißpressverfahrens und folglich eine kostengünstigere Produktion erreicht.
Das Trennmittel kann dabei entweder dem Befeuchtungsmittel beigemischt werden oder während des Befeuchtungsvorgangs über separate Zuführmittel zugeführt werden. So kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass Trennmittel im Anschluss oder gegen Ende der Befeuchtung beizumischen oder aufzutragen, um zu vermeiden, dass das Trennmittel durch das Befeuchtungsmittel weggespült oder in das Vlies hineingetragen wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Vlies bei der Vorerwärmung und/oder Heißverpressung mittels direkter Wärmeübertragung, Strahlungserwärmung, konvektiver Wärmeübertragung und/oder zwangskonvektiver Wärmeübertragung erwärmt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Erwärmung des Vlieses bei der Vorerwärmung mittels Durchsaugen von erwärmter, vorzugsweise trockener Luft (Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit < 30%) erfolgt.
Bei einer Vorerwärmung mittels trockener Luft werden im Unterschied zur technischen Lehre der EP 0 695 609 A2 keine relevanten Wassermengen in das Vlies eingetragen. Die Einstellung der Oberflächenfeuchte und der Gesamtfeuchte erfolgt außerhalb der Vorwärmstation; eine Überfeuchtung und eine zu hohe Restfeuchte können sicher vermieden werden.
Eine Warmluftdurchsaugung wird dabei vorzugsweise senkrecht zu den Oberflächen, d. h. parallel zu den Seitenkanten oder -flächen des Vlieses erfolgen.
Das vorgenannte Verfahren kann in vorteilhafter Weise weitergebildet werden, indem die Durchsaugrichtung während des Vorerwärmens und/oder Heißverpressens mindestens einmal geändert, insbesondere umgekehrt wird.
Da die erwärmte Luft während der Durchsaugung Wärme an das Vlies abgibt, kühlt sich diese warme Luft ab, wodurch eine höhere Erwärmung derjenigen Seite des Vlieses erfolgt, auf die die warme Luft zuerst trifft, als derjenigen Seite, auf der die warme Luft aus dem Vlies austritt. Durch eine Änderung der Durchsaugrichtung, vorzugsweise um 180°, können die Seite, an der die Warmluft in das Vlies eintritt, und die Seite, an der die warme Luft aus dem Vlies austritt, vertauscht und somit eine gleichmäßigere Erwärmung als bei lediglich einseitiger Durchsaugrichtung erzielt werden. Durch eine mehrmalige Änderung der Durchsaugrichtung kann die Gleichmäßigkeit der Erwärmung weiter gesteigert werden.
Regelmäßig ist im erfindungsgemäßen Verfahren dem Streugut zum Erreichen einer ausreichenden Festigkeit des verpressten Vlieses ein Bindemittel, insbesondere ein Bindeharz, zugesetzt.
Das Bindeharz kann dabei ein thermoplastischer Kunststoff sein, der im Heißpressvorgang durch die zugeführte Wärme aufschmilzt und das Streugut durchdringt. Weiterhin kann das Bindemittel ein hitzevernetzender Kunststoff sein, der in flüssiger oder fester (zum Beispiel Pulver- oder Granulat-)Form in das Streugut eingebracht wird, sich unter der Hitzeeinwirkung beim Heißpressvorgang zunächst verflüssigt und das Streugut durchdringt und nachfolgend in Folge einer chemischen Reaktion vernetzt. Weiterhin ist es manchmal von Vorteil, das Bindemittel als mehrkomponentigen Kunststoff einzubringen, dessen Bestandteile sich bei Erwärmung vermischen und auf diese Weise eine Vernetzung aufgrund chemischer Reaktion auslösen.
Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Pressverfahren ausgeführt werden, indem mehrere Vliese aus Streugutschüttungen übereinander geschichtet werden und Bereiche der Oberflächen jedes einzelnen Vlieses zuvor so befeuchtet werden, dass der jeweilige Oberflächenfeuchtewert im erfindungsgemäßen Bereich von 50 – 200 g Flüssigkeit pro m² liegt.
Dabei können Vliese aus gleichen oder unterschiedlichen Streugütern übereinander geschichtet werden. Die Befeuchtung der Oberflächen jeder einzelnen Schicht bewirkt eine gezielte Einbringung von Fluid in das Innere, d.h. den Kernbereich des jeweiligen Vlieses, wodurch eine besonders vorteilhafte Durchwärmung und gleichmäßige Erwärmung des Vlieses erzielt wird.
Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, dem Befeuchtungsfluid ein Bindemittel beizumischen, welches die Haftung der übereinander geschichteten Vliese untereinander verbessert.
Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren weitergebildet werden, indem der Feuchtegehalt in und/oder auf den Vliesen mittels Feuchtesensoren erfasst wird und das Signal der Feuchtesensoren verwendet wird, um die zu applizierende Befeuchtungsmenge zu steuern.
Die Erfassung des Feuchtegehalts kann dabei vorteilhaft, insbesondere wenn zur Erwärmung des Vlieses eine Warmluftdurchsaugung verwendet wird, in der Weise erfolgen, dass der Feuchtegehalt der aus dem Vlies austretenden warmen Luft mittels Feuchtesensoren erfasst und aus diesem Feuchtegehalt zum Beispiel anhand empirisch gewonnener Vergleichsdaten berechnet wird, wie hoch der Feuchtegehalt im Vlies selbst ist. Weiterhin wird der Feuchtegehalt vorzugsweise mittels Feuchtesensoren erfasst, welche unmittelbar an der Vorwärmvorrichtung oder der Heißpressvorrichtung befestigt sind und auf der Oberfläche des Vlieses aufliegen oder in das Vlies hineinragen.
Eine Steuerung der Befeuchtungsmenge kann dann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass, sofern eine kontinuierliche Verpressung von Vliesen erfolgt, der Feuchtegehalt zeitgleich mit der Befeuchtung erfasst wird und eine Steuerung der Befeuchtungsmenge in Echtzeit erfolgt. Alternativ ist es möglich, eine erste Befeuchtung vorzunehmen, nachfolgend den Feuchtegehalt zu bestimmen und in einem zweiten Befeuchtungsvorgang eine anhand des zuvor bestimmten Feuchtegehalts errechnete Feuchtemenge zuzuführen, um einen vorbestimmten Feuchtegehalt zu erreichen.
Bei diskontinuierlich betriebenen Pressverfahren ist einerseits denkbar, wiederum, wie zuvor beschrieben, während der Befeuchtung den Feuchtegehalt zu erfassen und eine Steuerung der Befeuchtungsmenge in Echtzeit vorzunehmen. Alternativ ist es bei diskontinuierlichen Pressverfahren möglich, sofern Vliese vergleichbarer Art nacheinander verpresst werden, den Feuchtegehalt eines ersten Vlieses nach der Befeuchtung zu erfassen und die Befeuchtung eines nachfolgenden, zweiten Vlieses anhand des an dem vorangegangenen ersten Vlies erfassten Feuchtegehalt zu steuern. Auf diese Weise wird eine iterative Annäherung an einen vorbestimmten Feuchtegehalt erreicht und dieser Feuchtegehalt gehalten. Bei dieser Vorgehensweise müssen gegebenenfalls die ersten nach dem Anlaufen des Pressverfahrens verpressten Vliese als Ausschuss aussortiert werden.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verpressen eines Vlieses aus Streugut umfasst
– Mittel zum Einstellen des Vlieses auf eine Temperatur im Bereich von 50 – 80 °C (nachfolgend auch Vorerwärmungsvorrichtung genannt),
– gegebenenfalls Mittel zum Einstellen des Vlieses auf einen Gesamtfeuchtegehalt im Bereich von 3 – 5 Gewichtsprozent,
– eine Vorrichtung zum Einstellen des Vlieses auf einen Oberflächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche im Bereich von 50 – 200 g Flüssigkeit pro m² (nachfolgend auch Befeuchtungsvorrichtung genannt) und
– eine Vorrichtung zum Heißverpressen des Vlieses zu einer Platte (nachfolgend auch Heißpressvorrichtung genannt).

Die Heißpressvorrichtung umfasst dabei in üblicher Weise Mittel zur Übertragung von Wärme auf ein Vlies, typischerweise Heizplatten zur flächigen Anlage an eine Vliesobertläche.
In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (nachfolgend auch Pressvorrichtung genannt) ist die Befeuchtungsvorrichtung üblicherweise vor und/oder nach der Vorerwärmungsvorrichtung angeordnet und vorzugsweise dazu ausgelegt, Vliese sowohl von oben als auch unten zu befeuchten (vorzugsweise simultan). Dabei sind die Begriffe „vor" und „nach" im Sinne einer zeitlichen Abfolge der entsprechenden Ver fahrensschritte zu verstehen. Darüber hinaus ist unter einer Befeuchtung nach dem Vorerwärmen zu verstehen, dass die Befeuchtung zeitlich zwischen dem Vorerwärmungsschritt und dem Heißpressvorgang erfolgt, so dass sich, wie zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, die oberflächliche Befeuchtung auf den Erwärmungsvorgang beim Heißpressen auswirken kann.
Regelmäßig kann, sofern die erfindungsgemäße Pressvorrichtung als Abfolge von Behandlungsstationen ausgeführt ist, die von den Vliesen durchlaufen werden, die Befeuchtungsvorrichtung vor oder hinter der Vorerwärmungseinrichtung angeordnet sein, bezogen auf die Durchlaufrichtung der Vliese durch die Behandlungsstationen. Weiterhin ist es möglich, die Befeuchtungsvorrichtung örtlich an gleicher Stelle wie die Vorerwärmungseinrichtung anzuordnen und eine zeitliche Steuerung in der Weise vorzusehen, dass die Befeuchtung (zeitlich) vor der Vorerwärmung oder nach der Vorerwärmung erfolgt.
Die erfindungsgemäße Pressvorrichtung umfasst als Befeuchtungsvorrichtung üblicherweise Flüssigkeitsverteilungsmittel, welche dazu ausgebildet sind, eine Flüssigkeit gleichmäßig oder z.B: in Form eines vorbestimmten Musters auf die Oberfläche der Vliese aufzutragen. Derart ausgestaltete Flüssigkeitsverteilungsmittel ermöglichen in der Praxis eine einfache Dosierung und einen besonders wirksamen Dampfstoßeffekt. Die Befeuchtungsvorrichtung kann dementsprechend beispielsweise Sprühköpfe oder Sprühdüsen umfassen, welche mit Mitteln zur Zuführung des Befeuchtungsfluids, wie beispielsweise Rohrleitungen, Speicherwannen oder -tanks und in den Rohrleitungen angeordneten Dosierventilen verbunden sind. Insbesondere können z.B. auf Rechen montierte Sprühdüsen und/oder Schleuderwalzen eingesetzt werden; in jedem Falle sollten die Flüssigkeitsverteilungsmittel aber so angeordnet sein, dass die Befeuchtung ohne Kontakt zwischen Vlies und Befeuchtungsvorrichtung (z.B. Sprühdüse) stattfindet, um so einer Vliesablösung vorzubeugen.
Die erfindungsgemäße Pressvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung mit Sensormitteln, die den Feuchtegehalt in und/oder auf den Vliesen erfassen.
Als Sensormittel sind alle bekannten Feuchtigkeitssensoren verwendbar, insbesondere die in heute üblichen Feuchtigkeitsmessanlagen eingesetzten Infrarotsensoren.
Diese Sensormittel können aber beispielsweise auch in der Weise ausgebildet sein, dass der elektrische Widerstand zwischen zwei voneinander beabstandeten Elektroden gemessen wird, welche auf das Vlies aufgelegt oder in das Vlies eingeführt sind. Aus dem gemessenen Widerstand kann, bei bekanntem Abstand der Elektroden voneinander, auf den Feuchtegehalt des Vlieses im Bereich zwischen den Elektroden geschlossen werden.
Die Sensormittel können an einem oder mehreren Orten innerhalb der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung eingesetzt werden. Insbesondere können die Sensormittel vor oder nach der Vorwärmstation bzw. einer dieser vor- oder nachgeschalteten Befeuchtungsstation angeordnet sein. Weiterhin ist es möglich, die Sensormittel innerhalb der Befeuchtungs- oder Vorwärmstation anzuordnen. Schließlich ist es möglich, die Sensormittel im Bereich der Heißpressstation, d.h. insbesondere vor oder in der Heißpressstation anzuordnen. Mittels derart angeordneter Sensoren bzw. der zugeordneten Feuchtigkeitsmessanlagen ist eine genaue Beobachtung des Feuchtegehalts der Vliese während des Durchlaufens der Behandlungsstationen des Heißpressvorgangs möglich.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Pressvorrichtung umfasst Steuerungsmittel, die mit den Mitteln zum Einstellen des Vlieses auf eine Temperatur im Bereich von 50 – 80 °C, den Mitteln zum Einstellen des Vlieses auf einen Gesamtfeuchtegehalt im Bereich von 3 – 5 Gewichtsprozent, der Vorrichtung zum Einstellen der Vlieses auf einen Oberflächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche im Bereich von 50 – 200 g Flüssigkeit pro m² und/oder der Vorrichtung zum Heißverpressen des Vlieses zu einer Platte zusammenwirken.
Die Steuerungsmittel werden vorzugsweise so mit den genannten weiteren Elementen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammenwirken, dass zuerst Vliese mit dem erfindungsgemäßen Eigenschaftsprofil hergestellt und diese Vliese dann unter definierten Bedingungen heißverpresst werden.
Beispielsweise können die Steuerungsmittel dabei auf mit ihnen verbundene Wärmeübertragungsmittel (in der Heißpressvorrichtung) in der Weise einwirken, dass eine Temperatursteuerung und eine Steuerung der Erwärmungszeit erfolgt. Alternativ oder zusätzlich können die Steuerungsmittel den Pressdruck und die Pressdauer der Pressmittel, die Befeuchtungsmenge und/oder die Auftragsrate bei der Befeuchtung steuern. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass die vorgenannten Parameter in Abhängigkeit von den durch die Sensormittel erfassten Daten gesteuert bzw. eingestellt werden.
Die Vorerwärmungsmittel können vorteilhafterweise Mittel zur Durchsaugung erwärmter Luft umfassen. Eine derartige Warmluftdurchsaugung bewirkt, wie zuvor bereits beschrieben, eine besonders gleichmäßige und wirksame Erwärmung der Vliese. Dabei können die Durchsaugungsmittel so ausgebildet sein, dass eine Änderung der Durchsaugrichtung erfolgen kann, beispielsweise in Form einer Umkehr (180°) der Durchsaugrichtung, um die Erwärmungsgleichmäßigkeit zu steigern. Schließlich kann die erfindungsgemäße Pressvorrichtung vorteilhafterweise ober- und/oder unterhalb eines Aufnahmeraumes, in dem die Vliese angeordnet sind, Siebe zum Erzielen einer gleichmäßigen Abführung der Feuchte während des Heißpressvorgangs aufweisen.
Diese Siebe ermöglichen einerseits eine besonders wirksame Abfuhr der Feuchte aus den Vliesen, um die zuvor beschriebenen Probleme beim Heißpressen aufgrund von erhöhter Feuchtigkeit der Vliese zu vermeiden. Weiterhin ermöglichen die Siebe eine besonders einfache Warmluftdurchsaugung durch die Vliese.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
1 eine Anlage zur Durchführung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Pressverfahrens.
Die in 1 gezeigte Anlage umfasst einen Formbandumlauf 1 zum Materialtransport in Richtung des Pfeiles 2. Oberhalb des Formbandes ist eine Streumaschine 4 vorgesehen, mittels derer Streugut unter Vliesbildung auf das Formband gestreut werden kann. In Förderrichtung hinter der Streumaschine 4 ist eine Flächengewichtswaage 5 angeordnet, mittels derer das Gewicht aufgestreuter Vliese bestimmt werden kann.
In Förderrichtung hinter der Flächengewichtswaage befindet sich eine Vorerwärmungseinrichtung (Vorwärmstation) 6 zum Vorerwärmen von Vliesen, die mittels des Formbandes 1 zur Vorwärmstation transportiert werden. Die Vorwärmstation 6 umfasst Mittel zum Einstellen des Vlieses auf eine Temperatur im Bereich von 50– 80°C. Wiederum in Förderrichtung der Vorwärmstation nachgeordnet ist eine Feuch- temesseinrichtung 7, die dazu eingerichtet ist, den Feuchtegehalt in und auf den aus der Vorwärmstation 6 austretenden Vliesen zu erfassen. Wiederum der Feuchtemesseinrichtung 7 nachgeordnet sind Befeuchtungseinheiten 8 und 9 zum Befeuchten der Vliesober- bzw. Vliesunterseite. Die Befeuchtungseinheiten stehen mit der Feuchtemesseinrichtung 7 in Verbindung und sind dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Feuchtewert, welcher durch die Feuchtemesseinrichtung ermittelt wird, eine definierte Wassermenge auf die Oberflächen (Ober- und Unterseite) eines Vlieses so zu applizieren, dass auf einer oder beiden Oberflächen ein Oberflächenfeuchtewert im Bereich von 50–200 Wasser pro m² vorliegt. In Förderrichtung den Befeuchtungseinheiten 8, 9 nachfolgend befindet sich eine Heißpresseinrichtung (Heizpresse) 10 zum Heißverpressen eines vorgewärmten und oberflächlich befeuchteten Vlieses zu einer Platte.
Im Betrieb wird aus der Streumaschine 4 vorgetrocknetes Streugut auf das Formband 1 gestreut (wahlweise ein- oder mehrschichtig, z.B. dreischichtig), so dass sich ein Vlies bildet. Dieses Vlies wird in Richtung des Pfeiles 2 weitertransportiert, wobei mittels der Flächengewichtswaage 5 das Flächengewicht des Vlieses bestimmt wird. In der Vorwärmstation 6 wird das Vlies auf eine Temperatur im Bereich von 50–80°C vorerwärmt; wozu erwärmte trockene Luft durch das Vlies gesaugt wird. Nach Austritt aus der Vorwärmstation 6 wird der Feuchtegehalt im Vlies und auf den Oberflächen des Vlieses mittels der Feuchtemesseinrichtung 7 kontrolliert; liegt der Gesamtfeuchtegehalt nicht im vorgeschriebenen Bereich (3–5 Gew.-% oder – unter Berücksichtigung der nachfolgenden Oberflächenbefeuchtung – eventuell etwas unterhalb von 3 Gew.-%) so wird das Verfahren automatisch gestoppt. Mittels der Befeuchtungseinheiten 8, 9 wird der Obertlächenfeuchtewert auf beiden Vliesoberflächen auf 50–200 g Flüssigkeit pro m² eingestellt; je nach angestrebter Plattendi cke liegt der Oberflächenfeuchtewert dabei auf einem niedrigeren oder einem höheren Niveau innerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches. Nach Durchlaufen der Befeuchtungseinheiten 8, 9 besitzt das Vlies eine Temperatur im eingestellten Bereich von 50–80°C, einen Gesamtfeuchtegehalt im Bereich von 3–5 Gew.-% und einen Oberflächenfeuchtewert auf beiden Vliesoberflächen im Bereich zwischen 50 und 200 g Flüssigkeit pro m². Das so eingestellte Vlies tritt nun in Richtung des Pfeiles 2 in die Heizpresse 10 ein und wird dort auf übliche Weise zu einer Platte verpresst. Innerhalb der Heizpresse findet dabei eine schlagartige Verdampfung des Oberflächenwassers statt, die zu dem eingangs beschriebenen Dampfstoßeffekt führt. Aufgrund der niedrigen Gesamtfeuchte des verpressten Vlieses kommt es nicht in nennenswertem Umfang zur Bildung von Spaltern oder Blasen im verpressten Vlies (der Platte). Aufgrund der erfindungsgemäßen Einstellung der drei erfindungsgemäßen Parameter Temperatur, Gesamtfeuchte und Oberflächenfeuchte ist eine überraschend schnelle Heißverpressung möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend noch anhand zweier Beispiele weiter erläutert:
Beispiel 1: Herstellung einer Einschichtplatte
Zur Herstellung einer Einschichtplatte mit einer Fläche von ca. 20 m², einer Dicke von 16 mm und einer Dichte von 750 kg/m³ aus Holzspänen wird zunächst ein Vlies aus mit Novolak-Pulverharz beleimten Spänen mit einer Feuchte von 3 Gew.-% gebildet. Das Vlies hat eine Dicke von ca. 100 mm. Vor dem Einlauf in die Vorwärmstation (vgl. 1) wird die Vliesoberseite mit 120 g/m² Wasser beaufschlagt (insoweit Abweichung von der Anordnung der Elemente 6 und 8, 9 in 1).
In der Vorwärmstation wird Warmluft mit einer Temperatur von knapp unter 100°C für 60 Sekunden durch das Vlies gesaugt. Dabei wird das Vlies auf eine Temperatur von ca. 75°C gebracht.
Das so vorgewärmte und befeuchtete Vlies wird in eine Einetagenpresse eingefahren und dort bei 220°C und einem Presszeitfaktor von 14 s/mm zu einer Platte verpresst.
Beispiel 2: Herstellung einer Dreischichtplatte
Zur Herstellung einer Dreischichtplatte aus Stroh mit einer Fläche von 35 m², einer Dicke von 40 mm und einer Dichte von 500 kg/m3 wurden mit PMDI (Isocyanat) beleimte Strohspäne eingesetzt. Der Deckschichtanteil aus Stroh-Feinmaterial mit einer Korngrößer kleiner 3 mm beträgt ca. 40 Gew.-% und der Gesamtfeuchtegehalt der Deckschicht ca. 5 Gew.-%. Die Mittelschichtspäne besitzen einen Anteil von 60 Gew.-% am Vlies-Gesamtgewicht (Summe der drei Schichten) und wurden auf einen Feuchtegesamtgehalt von 3 Gew.-% eingestellt (bezogen auf das Gesamtgewicht der Mittelschicht).
Die Gesamtvliesdicke wird auf ca. 300 mm eingestellt.
Das gestreute Dreischicht-Vlies wird in einer Vorwärmstation innerhalb von 30 Sekunden auf eine Vliestemperatur von ca. 60°C erwärmt. Hierzu wird trockene Warmluft mit einer Temperatur von ca. 80°C durch das Dreischicht-Vlies hindurchgesaugt, wobei die Durchsaugrichtung einmal um 180° gedreht wird. Aufgrund des angelegten Unterdrucks bei der Durchsaugung erfährt das Vlies eine Verdichtung auf ca. 220 mm Dicke.
Nach der Vorerwärmung wird die Oberflächenfeuchte beider Deckschichten mittels einer Befeuchtungseinrichtung auf ca. 200 g Wasser pro m² eingestellt und gleichzeitig ein Trennmittel auf die Vliese appliziert.
Eine anschließende Heißverpressung wird bei einer Temperatur der Heizplatten von 190°C und bei einem Presszeitfaktor von 12 s/mm vorgenommen.

Claims

Verfahren zum Verpressen von Vliesen aus Streugut, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Vlieses aus Streugut, – Einstellen des Vlieses auf – eine Temperatur im Bereich von 50 – 80 °C, – einen Gesamtfeuchtegehalt im Bereich von 3 – 5 Gewichtsprozent und – einen Oberflächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche im Bereich von 50 – 200 g Flüssigkeit pro m², – Heißverpressen des Vlieses.
Verfahren zum Verpressen von Vliesen aus Streugut nach Anspruch 1, wobei (a) zum Einstellen der Temperatur das Vlies vorerwärmt wird, (b) gegebenenfalls zum Einstellen des Gesamtfeuchtegehalts das Streugut oder das Vlies getrocknet und (c) zum Einstellen des Oberflächenfeuchtewerts das Vlies vor und/oder nach dem Vorerwärmen oberflächlich mit einem Fluid befeuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies beim Vorerwärmen und/oder im Heißverpressungsschnitt mittels direkter Wärmeübertragung, Strahlungserwärmung, konvektiver Wärmeübertragung und/oder zwangskonvektiver Wärmeübertragung erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erwärmen des Vlieses beim Vorerwärmen und/oder im Heißverpressungsschnitt erwärmte trockene Luft durch das Vlies gesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchsaugrichtung beim Vorerwärmen und/oder im Heißverpressungsschnitt mindestens einmal geändert, insbesondere umgekehrt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Oberflächen des Vlieses gleichmäßig auf ganzer Fläche befeuchtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befeuchten flüssiges Wasser und/oder Wasserdampf verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Befeuchten zusätzlich ein Trennmittel auf die Vliese aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vlies aus mehreren übereinander geschichteten Streugutschüttungen besteht und Oberflächen mehrerer oder jeder einzelnen Streugutschüttung befeuchtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtegehalt in und/oder auf den Vliesen mittels mindestens eines Feuchtesensors erfasst wird und das Signal des Feuchtesensors verwendet wird, um den Obertlächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche zu steuern.
Vorrichtung zum Verpressen eines Vlieses aus Streugut, umfassend – Mittel (6) zum Einstellen des Vlieses auf eine Temperatur im Bereich von 50 – 80 °C, – Mittel zum Einstellen des Vlieses auf einen Gesamtfeuchtegehalt im Bereich von 3 – 5 Gewichtsprozent, – eine Vorrichtung (8, 9) zum Einstellen des Vlieses auf einen Oberflächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche im Bereich von 50 – 200 g Flüssigkeit pro m² und – eine Vorrichtung (10) zum Heißverpressen des Vlieses zu einer Platte.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (8) zum Einstellen des Vlieses auf einen Oberflächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche im Bereich von 50 – 200 g Flüssigkeit pro m² Flüssigkeitsverteilungsmittel umfasst, welche dazu ausgebildet sind, eine Flüssigkeit gleichmäßig auf die Oberfläche des Vlieses aufzutragen.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (7) vorgesehen sind, um den Feuchtegehalt in und/oder auf den Vliesen zu erfassen.
Pressvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 – 13, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungsmittel vorgesehen sind, welche mit den – Mitteln zum Einstellen des Vlieses auf eine Temperatur im Bereich von 50 – 80 °C, den – Mitteln zum Einstellen des Vlieses auf einen Gesamtfeuchtegehalt im Bereich von 3 – 5 Gewichtsprozent, der – Vorrichtung zum Einstellen der Vlieses auf einen Oberflächenfeuchtewert auf zumindest einer Vliesoberfläche im Bereich von 50 – 200 g Flüssigkeit pro m² und/oder – der Vorrichtung zum Heißverpressen des Vlieses zu einer Platte zusammenwirken.
Pressvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 – 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einstellen des Vlieses auf eine Temperatur im Bereich von 50 – 80 °C Mittel zum Durchsaugen erwärmter Luft durch das Vlies umfasst.