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EP2121255B1 - Verfahren zum herstellen von flachspänen aus holz - Google Patents

Verfahren zum herstellen von flachspänen aus holz Download PDF

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Publication number
EP2121255B1
EP2121255B1 EP08715659A EP08715659A EP2121255B1 EP 2121255 B1 EP2121255 B1 EP 2121255B1 EP 08715659 A EP08715659 A EP 08715659A EP 08715659 A EP08715659 A EP 08715659A EP 2121255 B1 EP2121255 B1 EP 2121255B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
product
cutting
treatment
hydrothermal treatment
blade
Prior art date
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Revoked
Application number
EP08715659A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2121255A1 (de
Inventor
Robert Loth
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39277936&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2121255(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2121255A1 publication Critical patent/EP2121255A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2121255B1 publication Critical patent/EP2121255B1/de
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Revoked legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L11/00—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor
    • B27L11/02—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor of wood shavings or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L11/00—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor
    • B27L11/005—Tools therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for producing flat chips made of wood, also called "OS chips” ("Oriented Strand”).
  • Structure-oriented wood-based materials are special lignocellulose-containing plates or molded parts with directed mechanical and hygric properties.
  • LSL, PSL and especially OSB are expected.
  • OSB is the structure-oriented wood-based material with the greatest economic importance. Due to the shape and size of the beaches, the corresponding wood-based materials have high mechanical properties. They are therefore particularly useful as construction elements in construction.
  • the method is, however, capable of improvement. This concerns above all the quality of the individual Flachspanes. This should be even higher quality if possible in terms of its shape and its surface. Also, when machining a maximum of high-quality flat chips are created, but only a minimum of fines content. Finally, the energy requirement should be minimized.
  • the invention has for its object to provide a method by which a beach material from lumpy pieces of wood (precursors such as Maxichips and flat chips) can be produced, which contains high shares of pronounced flat strands and low fines. Furthermore, the demand for cutting energy should be minimal.
  • the essential ideas of the invention relate to the shape of the precursor and the provision of a further treatment step: namely, the precursor is subjected to an intermediate treatment with the action of heat and moisture before it is further treated mechanically.
  • the mentioned treatment with moisture and heat is applied to the precursor (Maxichip) after chopping. It can be combined with the application of superatmospheric pressure.
  • any heat sources may be used, such as microwave or infrared devices. Also, a hot water treatment or steam treatment is considered.
  • the entire process can be carried out batchwise or continuously.
  • screw conveyors When working continuously, the use of screw conveyors is conceivable.
  • the screws can be fed with a woodchip-water mixture.
  • the pressure can be generated by a butterfly valve at the end of the screw conveyor having a limited outlet gap releases, and thus builds up a pressure in the screw conveyor.
  • a steam treatment can take place.
  • the application of negative pressure or pressure is applicable.
  • a pre-shredding takes place, for example in a shredder.
  • station 102 a hacking takes place.
  • the precursor is produced. It is at least approximately rod-shaped.
  • treatment with moisture and heat takes place.
  • the treatment may consist in a dip in hot water.
  • the water has a temperature above 50 ° C, for example 60, 70, 80, 90, 100 ° C.
  • the residence time is between 3 and 30 minutes. Even longer periods are possible, for example one hour, two hours and so on.
  • the wet-hot treatment can also take place under superatmospheric or subatmospheric pressure, thus in a closed vessel.
  • the precursor - thus the chips - completely saturated.
  • the precursor is pre-classified.
  • OS chips with a chip thickness of 0.2 to 0.8 mm, preferably 0.2 to 0.6 mm.
  • the chipping is followed by indulgence in station 106.
  • the chipper comprises a rotor 1 which is driven by a shaft 2.
  • the rotor 1 contains a ring of axially parallel blades 3.
  • a knife basket with likewise axially parallel blades 4 surrounds the rotor 1.
  • Rotor 1 and knife basket are in turn arranged in a housing 5 and jointly enclosed by this.
  • Housing 5 has an inlet 6 for the wood chips to be supplied and an outlet for the finished chip.
  • FIG. 3 illustrates in two places a rod-shaped precursor 20. This is ordered in the present case as a regular rectangular block. Instead, however, this precursor could also be designed differently, for example, have irregular boundary surfaces. It is only important that this precursor 20 is more or less rod-shaped, that is, has a longitudinal extent that is greater than the transverse extensions in planes perpendicular thereto.
  • the precursor 20 is fed to the shaft-shaped inlet 6 - see arrow. It then passes into the space enclosed by the rotor 1 interior.
  • the precursor 20 - automatically or by a corresponding orientation device - such that it extends mainly to the longitudinal axis of the rotor shaft 2, and thus more or less parallel to the blades 4.
  • the precursor has a considerable size, in particular a considerable length compared with those wood chips that are supplied to the usual knife ring chipper.
  • FIG. 4 In FIG. 4 is shown in an axis-perpendicular section a knife package. This knife package is part of the knife ring of the machine.
  • Each knife package is constructed as follows: A support block 10 carries a cutting blade 11 which is fixed by means of a clamping plate 12 and a screw 13 on the support block 10.
  • Each support block 10 has a wear surface 10.1.
  • the decisive factor is that these wearing surfaces 10.1 facing the machine axis are approximately flat and thus not concentric as in the prior art.
  • the wear surface is 10.1 as in the case of FIG. 4 formed from a wear plate 10.2, which in turn is attached to the rest of the support block 10.
  • the wear surface can also be formed from a wear layer that has been produced by applying a wear layer, preferably by build-up welding or spraying and subsequent grinding.
  • a razor 14 is provided which is fixed on the side opposite the cutting blade 11 side of the supporting block 10, and which cooperates with the cutting blade of the adjacent blade package. Also, a wear plate is conceivable in which the hanger is integrated and takes over its function.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Flachspänen aus Holz, auch "OS-Späne" ("Oriented Strand") genannt.
  • Bei strukturorientierten Holzwerkstoffen handelt es sich um spezielle lignocellulosehaltige Platten oder Formteile mit gerichteten mechanischen und hygrischen Eigenschaften. Zu diesen Holzwerkstoffen werden LSL, PSL und vor allem OSB gerechnet. OSB ist der strukturorientierte Holzwerkstoff mit der größten wirtschaftlichen Bedeutung. Bedingt durch die Form und Größe der Strands verfügen die entsprechenden Holzwerkstoffe über hohe mechanische Eigenschaften. Sie sind daher besonders als Konstruktionselemente im Bauwesen einsetzbar.
  • Aus US 2 874 909 A ist ein Verfahren zum Erzeugen von Spänen für die Herstellung von Platten mit den folgenden Verfahrensschritten bekannt: es wird aus Frischholz oder Recyclingholz ein Vorprodukt erzeugt, das Vorprodukt ist im wesentlichen stabförmig, das Vorprodukt wird einem Zerspaner zugeführt, umfassend eine Vielzahl von Messern, die auf einem Messerring angeordnet sind, deren Schneiden wenigstens annähernd parallel zur Ringachse verlaufen, und die einen Arbeitsraum umschließen; das Vorprodukt wird um die Messerringachse herum in Umdrehung versetzt, hierbei derart ausgerichtet, dass es im wesentlichen parallel zur Ringachse liegt und durch Fliehkraft gegen die Schneiden der Messer angedrückt wird; das Vorprodukt hat eine Länge von mehreren Zentimetern.
  • DE 11 71 143 B zeigt und beschreibt den Einfluss von Wärme, Feuchtigkeit und Druck bei der Herstellung von Spänen zur Verbesserung von deren Qualität.
  • Ein erfolgreiches Verfahren zum Herstellen von OS-Spänen ist beschrieben in EP 1 335 818 B1 . Dort ist die Gestalt des Vorproduktes genauer definiert.
  • Das Verfahren ist jedoch verbesserungsfähig. Dies betrifft vor allem die Qualität des einzelnen Flachspanes. Dieser soll nach Möglichkeit noch hochwertiger sein bezüglich seiner Gestalt und seiner Oberfläche. Auch soll beim Zerspanen ein Maximum an hochwertigen Flachspänen entstehen, aber nur ein Minimum an Feinstoffanteil. Schließlich soll der Energiebedarf minimiert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem ein Strandmaterial aus stückigen Holzteilen (Vorprodukte wie Maxichips und Flachchips) herstellbar ist, das hohe Anteile ausgesprochen flächiger Strands und geringe Feingutanteile enthält. Ferner soll der Bedarf an Zerspanungsenergie minimal sein.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Die wesentlichen Gedanken der Erfindung betreffen die Gestalt des Vorproduktes sowie das Vorsehen eines weiteren Behandlungsschrittes: das Vorprodukt wird nämlich einer Zwischenbehandlung mit Einwirkung von Wärme und Feuchte unterworfen, bevor es mechanisch weiterbehandelt wird.
  • Die genannte Behandlung mit Feuchte und Wärme wird nach dem Hacken am Vorprodukt (Maxichip) angewandt. Sie kann kombiniert werden mit der Anwendung überatmosphärischen Druckes.
  • Zur Behandlung mit Wärme können jegliche Wärmequellen verwendet werden, beispielsweise Mikrowellen- oder Infrarot-Vorrichtungen. Auch eine Heißwasserbehandlung oder Dampfbehandlung kommt in Betracht.
  • Das gesamte Verfahren kann chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Beim kontinuierlichen Arbeiten ist die Anwendung von Förderschnecken denkbar. Die Schnecken können mit einem Hackschnitzel-Wasser-Gemisch beschickt werden. Der Druck kann dadurch erzeugt werden, dass eine Absperrklappe am Ende der Förderschnecke einen begrenzten Austrittsspalt freigibt, und somit einen Druck in der Förderschnecke aufbaut. In der Förderschnecke kann auch eine Dampfbehandlung stattfinden. Auch ist die Anwendung von Unterdruck oder Überdruck anwendbar.
  • Die Ergebnisse sind verblüffend. Der erfindungsgemäße Prozess hat nämlich die folgenden Vorteile:
    • der Zerspanungsprozess liefert einen hohen Anteil an Flachspänen, und einen minimalen Anteil an unerwünschtem Feinstoff;
    • die Qualität der Flachspäne ist besser, als die bisher erzeugten: die Späne sind von tadelloser Oberfläche, geeignet zum Erzeugen von OS-Platten; die Späne sind weiterhin von höherer Festigkeit, als bisher;
    • die Strands zeigen darüber hinaus aufgrund der hydrothermalen Behandlung und der schonenden Zerspanung weniger Risse, die Gefahr einer Nachzerkleinerung durch nachfolgende Prozesse bei der Herstellung von OSB ist hierdurch geringer;
    • der spezifische Energieaufwand in kWh, bezogen auf die Mengeneinheit erzeugter OS-Späne, ist wesentlich geringer als bei bekannten Verfahren;
    • als Ausgangsmaterial kommen jegliche lignozellulosehaltigen Materialien in Betracht, somit Holz, Abfallholz, geschreddertes Holz, Recyclingholz, aber auch exotische Materialien wie Bambus, Palme.
  • Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
    • Figur 1
    zeigt in einem Blockschaltbild den Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen von OS-Platten.
    Figur 2
    zeigt einen Zerspaner in einer Ansicht von vom, das heißt in einer Ansicht auf diejenige Seite, auf der sich der Gehäusedeckel mit dem Einsatz für das Vorprodukt befindet.
    Figur 3
    zeigt in vergrößertem Maßstab einen Axialschnitt des Zerspaners gemäß Figur 2.
    Figur 4
    zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Figur 3, nämlich ein Messerpaket.
  • Das Blockschaltbild gemäß Figur 1 zeigt die folgenden Stationen des Verfahrens zum Herstellen von OS-Platten:
    • Das zu verarbeitende Gut wird zunächst in Station 100 gelagert. Dabei handelt es sich im Falle dieses Beispieles um gebrauchte Holzpaletten. Selbstverständlich kommen alle möglichen anderen lignozellulosehaltigen Materialien in Betracht, so wie oben erwähnt.
  • In Station 101 findet eine Vorzerkleinerung statt, beispielsweise in einem Shredder.
  • In Station 102 findet ein Hacken statt. Hier wird das Vorprodukt erzeugt. Es ist wenigstens annähernd stabförmig.
  • In Station 103 findet ein Behandeln mit Feuchtigkeit und Wärme statt. Die Behandlung kann in einem Tauchen in heißes Wasser bestehen. Das Wasser hat eine Temperatur von über 50 °C, beispielsweise 60, 70, 80, 90, 100 °C. Die Verweildauer liegt zwischen 3 und 30 Minuten. Auch längere Zeitspannen kommen in Betracht, beispielsweise eine Stunde, zwei Stunden und so weiter.
  • Statt des Tauchens in heißem Wasser kommt auch ein Brühen mit Heißdampf in Betracht.
  • Die Nass-Heiß-Behandlung kann auch unter überatmosphärischem oder unteratmosphärischem Druck stattfinden, somit in einem geschlossenen Gefäß. Dabei wird das Vorprodukt - somit die Hackschnitzel - vollständig durchtränkt. Es findet ein gewisses Plastifizieren, gegebenenfalls auch ein Anlösen des Lignins statt.
  • In Station 104 wird das Vorprodukt vorgesichtet.
  • In Station 105 findet das Zerspanen statt. Das Ergebnis sind OS-Späne mit einer Spandicke von 0,2 bis 0,8 mm, am besten 0,2 bis 0,6 mm.
  • Auf das Zerspanen folgt ein Nachsichten in Station 106.
  • Hieran schließt sich eine Weiterverarbeitung zu OS-Platten in Station 107 an.
  • Wie man aus den Figuren 2 und 3 im einzelnen sieht, umfasst der Zerspaner einen Rotor 1, der von einer Welle 2 angetrieben ist. Der Rotor 1 enthält einen Kranz von achsparallelen Flügeln 3. Ein Messerkorb mit ebenfalls achsparallel angeordneten Messern 4 umschließt den Rotor 1. Rotor 1 und Messerkorb sind wiederum in einem Gehäuse 5 angeordnet und gemeinsam von diesem umschlossen. Gehäuse 5 weist einen Einlass 6 für die zuzuführenden Hackschnitzel sowie einen Auslass für den fertigen Span auf.
  • Figur 3 veranschaulicht an zwei Stellen ein stabförmiges Vorprodukt 20. Diese ist im vorliegenden Fall als regelmäßiger rechteckiger Klotz bestellt. Stattdessen könnte dieses Vorprodukt jedoch auch andersartig gestaltet sein, beispielsweise unregelmäßige Begrenzungsflächen aufweisen. Wesentlich ist nur, dass dieses Vorprodukt 20 mehr oder minder stabförmig ist, das heißt eine Längserstreckung aufweist, die größer ist, als die Quererstreckungen in hierzu senkrecht verlaufenden Ebenen.
  • Das Vorprodukt 20 wird dem schachtförmigen Einlass 6 zugeführt - siehe Pfeil. Es gelangt sodann in den vom Rotor 1 umschlossenen Innenraum. Dabei legt sich das Vorprodukt 20 - automatisch oder durch eine entsprechende Orientierungseinrichtung - derart, dass es vorwiegend zur Längsachse der Rotorwelle 2 verläuft, und damit mehr oder minder parallel zu den Messern 4. Das Vorprodukt hat eine erhebliche Größe, insbesondere eine erhebliche Länge, verglichen mit jenen Hackschnitzeln, die den bisher üblichen Messerringzerspanem zugeführt werden.
  • In Figur 4 ist in einem achssenkrechten Schnitt ein Messerpaket dargestellt. Dieses Messerpaket ist jeweils Bestandteil des Messerringes der Maschine.
  • Jedes Messerpaket ist wie folgt aufgebaut: Ein Tragklotz 10 trägt ein Schneidmesser 11, das mittels einer Spannplatte 12 und einer Schraube 13 am Tragklotz 10 befestigt ist.
  • Jeder Tragklotz 10 weist eine Verschleißfläche 10.1 auf. Entscheidend ist, dass diese der Maschinenachse zugewandte Verschleißfläche 10.1 annähernd eben sind und somit nicht konzentrisch wie beim Stand der Technik.
  • Dabei ist die Verschleißfläche 10.1 wie im Falle der Figur 4 aus einer Verschleißplatte 10.2 gebildet, die ihrerseits am übrigen Tragklotz 10 befestigt ist. Die Verschleißfläche kann auch aus einer Verschleißschicht gebildet werden, die durch Aufbringen einer Verschleißschicht, vorzugsweise durch Auftragsschweißen oder Aufspritzen und anschließendes Schleifen erzeugt wurde.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist ein Stockmesser 14 vorgesehen, das auf der dem Schneidmesser 11 gegenüberliegenden Seite des Tragklotzes 10 befestigt ist, und das mit dem Schneidmesser des benachbarten Messerpaketes zusammenarbeitet. Auch ist eine Verschleißplatte denkbar, in der das Stockmesser integriert ist und die dessen Funktion übernimmt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rotor
    2
    Welle
    3
    Flügel
    4
    Messer
    5
    Gehäuse
    6
    Einlass
    10
    Tragklotz
    10.1
    Verschleißfläche
    10.2
    Verschleißplatte
    11
    Schneidmesser
    12
    Spannplatte
    13
    Schraube
    14
    Stockmesser
    20
    Vorprodukt
    100
    Lagerstation für Altholz
    101
    Vorzerkleinerungsstation
    102
    Hackstation
    103
    Heißwasserstation
    104
    Vorsichtstation
    105
    Zerspanstation
    106
    Nachsichtstation
    107
    Weiterverarbeitung

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen von Flachspänen für strukturorientierte Holzwerkstoffe, mit den folgenden Verfahrensschritten:
    1.1 es wird aus lignozellulosehaltigem Material ein Vorprodukt erzeugt;
    1.2 das Vorprodukt hat eine Länge von zwischen 20 und 200 mm;
    1.3 das Vorprodukt wird einer hydrothermalen Behandlung unterworfen, umfassend eine Wärmebehandlung sowie eine Feuchtebehandlung;
    1.4 die Einwirkungsdauer beträgt wenigstens drei Minuten, und die Einwirkungstemperatur beträgt wenigstens 40 °C;
    1.5 das Vorprodukt wird einer Zerspanung oder Spaltung unterworfen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der hydrothermalen Behandlung trockene Wärme oder Dampf oder Heißwasser oder ein Wasserbad oder eine Mikrowellenbehandlung oder eine Hochfrequenzbehandlung angewandt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrothermale Behandlung des Vorproduktes vor dem Zerspanen oder Spalten oder während des Zerspanens oder Spaltens stattfindet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt nach der hydrothermalen Behandlung eine Feuchte von über 35 % atro aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrothermale Behandlung bei überatmosphärischem oder unteratmosphärischem Druck erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerspanung des Vorproduktes in Messerringzerspanern, Messerwellenzerspanern oder Scheibenzerspanern erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    7.1 das Vorprodukt (20) wird einem Zerspaner zugeführt, umfassend eine Vielzahl von Messern (4), die auf einem Messerring angeordnet sind, deren Schneiden wenigstens annähernd parallel zur Ringachse verlaufen, und die einen Arbeitsraum umschließen;
    7.2 das Vorprodukt (20) wird um die Messerringachse herum in Umdrehung
    versetzt, hierbei derart ausgerichtet, dass es im wesentlichen parallel zur Ringachse liegt und durch Fliehkraft gegen die Schneiden der Messer (4)
    angedrückt wird;
    7.3 die Betriebsparameter wie die Messergestalt, der Messerwinkel, werden derart gewählt, dass sich Flachspäne mit einer Spandicke von 0,2 bis 0,8 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 0,6 mm ergeben;
    7.4 dem Zerspanen wird ein Sichter-Schritt vorgeschaltet, um nur Vorprodukte bestimmter Abmessungen durchzulassen;
    7.5 dem Zerspanen wird ein Klassifizier-Schritt nachgeschaltet, um die Späne nach Kriterien ihrer Gestalt oder ihrer Abmessungen oder ihres Gewichtes zu klassifizieren.
EP08715659A 2007-01-25 2008-01-25 Verfahren zum herstellen von flachspänen aus holz Revoked EP2121255B1 (de)

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CY (1) CY1111244T1 (de)
DE (2) DE102007003698B3 (de)
ES (1) ES2351180T3 (de)
RU (1) RU2447989C2 (de)
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