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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Vorpressen von einer geformten Bahn aus zerstückeltem
Lignocellulose-enthaltendem Fasermaterial vor dem Endpressen bei
der kontinuierlichen Herstellung einer Platte, wie z.B. einer
Faserplatte und Spanplatte.
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Eine Faserplatte wird normalerweise in der Form einer MDF
(mittel dichte Faserplatte) hergestellt, die ein Plattenprodukt ist,
das auf Holz basiert und das in den letzten Jahren in einem
rapide angestiegenen Ausmaß verwendet wurde. MDF soll hier als
eine Faserplatte verstanden werden, die mit varuerender Dichte
gemäß der Trockenmethode hergestellt ist. NDF wird aus
Holzfasern hergestellt, die auf bekannte Art getrocknet, geklebt,
geformt und in einer Heißpresse gepreßt werden. Beinahe ohne
Ausnahme ist das hergestellte Faserband oder die Fasermatte eine
sogenannte einlagige Platte, d.h. daß sie eine im wesentlichen
homogene Struktur aufweist mit einer einheitlichen
Faserverteilung, mit einem einheitlichen Feuchtigkeitsgehalt und einer
einheitlichen Kleberbeimischung über die Plattendicke. Die
relativ trockene Oberflächenschicht aus flockigen Fasern wird
hierbei einer Strahlungshitze und einer Kontakthitze in dem
heißen Einlaß zu der Heißpresse ausgesetzt, die normalerweise
eine kontinuierliche Presse ist.
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Eine Spanplatte wird auf eine ähnliche Weise hergestellt und ist
meistens aufgebaut wie eine sogenannte dreischichtige Platte,
d.h. sie umfaßt eine zentrale Schicht aus groben Schnipseln und
zwei Oberflächenschichten aus feinen Schnipseln. Diese
Schichten werden separat hergestellt und deshalb ist es auch möglich,
einen unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt und Klebergehalt in
den Schichten auszuwählen. Bei der Herstellung einer Spanplatte
wird auch die Oberflächenschicht der Preßhitze ausgesetzt, aber
wegen des höheren Feuchtigkeitsgehalts in der Oberflächenshicht
und wegen des kompakteren Spanmaterials nicht mit der gleichen
Intensität getrocknet.
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Bei der Herstellung einer Platte der genannten und ähnlichen
Art, wie erwähnt, wird eine Bahn oder Matte geformt, die
vorgepreßt und möglicherweise bei der Zufuhr zu der Heißpresse
zuerst vorgeheizt wird, und bei der der Preßvorgang bei einer
gesteuerten Flächenpressung und/oder die Dicke bei einer
Temperatur von 150-230ºC ausgeführt wird und bei der konventionelle
Harnstoffformaldehydkleber verwendet werden (andere Kleber
werden auch verwendet, besonders bei hohen Plattendichten). Um die
notwendigen Platteneigenschaften zu erhalten ist eine
kontinuierliche Presse erforderlich, die flexibel ist und bei der ein
hoher Flächendruck bei einem frühen Abschnitt in der Presse
aufgebracht werden kann. Das bedeutet zur gleichen Zeit, daß
die Dicke der Matte schon bei diesem frühen Abschnitt sehr nahe
der endgültig gepreßten Dicke liegt, d.h. daß die Mattendicke in
dem Einlaß der Presse beträchtlich reduziert werden muß.
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Um sicher zu stellen, daß solch eine Reduzierung in der Dicke
ohne eine Beschädigung oder Schwächung der Oberflächenschichten
der Matte stattfindet, muß der Einlaßabschnitt lang und
vorzugsweise keilförmig sein, wie dies der Zeitraum bestimmt, der
erforderlich ist, um die in der Matte eingeschlossene Luft auf
eine sanfte Art aus der Matte zu transportieren. Solch ein
Einlaß bewirkt jedoch, daß die Oberflächenschicht in einem
Abschnitt im wesentlichen erhitzt und ausgetrocknet wird, in dem
die Flächendrücke, die zum Zusammenpressen der Matte erfordert
werden, noch sehr gering sind. Bei diesem Verfahren werden
deshalb die Oberflächenspäne ausgetrocknet, wodurch auch der
Kleber austrocknet und unwirksam gemacht wird, was zu einer
unbefriedigenden Härte und Festigkeit der Oberflächenschicht
führt. Die Oberflächenschicht, die daraus erhalten wird, wird
oft als vorgehärtete Schicht bezeichnet, weil der Kleber dort
ausgehärtet und/oder ausgetrocknet worden ist, bevor
ausreichende Oberflächendrücke aufgebracht worden sind, die einen guten
Kontakt zwischen Fasern und Spänen ergeben haben. Diese
Oberflächenschicht
muß in einem späteren Produktionsschritt
geschliffen werden und ergibt folglich einen wesentlichen Verlust
von Rohmaterial und Bearbeitung.
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Es sollte auch in diesem Zusammenhang erwähnt werden, daß die
Preßtemperatur am Beginn des Preßkreislaufs, d.h. in dem
Einlaßabschnitt (Kompressionsabschnitt) der Presse so hoch wie möglich
sein soll, um die Oberflächenschicht so schnell wie möglich
aufzuweichen wenn der Flächendruck aufgebracht worden ist und um
die höchstmögliche Hitzeeindringrate in der Platte zu erhalten.
Dieser Wunsch steht folglich in direktem Konflikt mit dem
komplexen Problem der Vorhärtung.
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Ein anderer Faktor, der die Zunahme der Vorhärtung fördert, ist
die Tatsache, daß bekannte kontinuierliche Pressen mit endlosen
Förderbänden aus Stahl versehen sind und daß diese Bände große
Kurvenradien erforden, in der Größe von 800-1000 mm, was dazu
führt, daß das Erhitzen in dem Einlaß unvermeidbar ist.
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Wenn das Vorhärten vermindert werden soll, muß es das Ziel sein,
die Matte so schnell wie möglich bis zu einem ausreichenden
Oberflächendruck zusammenzudrücken, um ein gutes Abbinden zu
erreichen. Mit bekannten Bauarten von kontinuierlichen Pressen
ist es möglich, in einigem Umfang das Vorhärten zu reduzieren
aber es gibt das Risiko von Schwächungen und Flächenrissen, die
in dem Oberflächenmaterial entstehen, weil eingeschlossene Luft,
die schnell herausgepreßt werden muß, einen Überdruck in der
Matte erzeugt. Solche Fehlstellen können nur zu einem viel
späteren Zeitpunkt festgestellt werden. Solche Flächenrisse
können z.B. oft unerkannt durch die Plattenproduktion
hindurchlaufen und erst wenn die Platte bei dem Verbraucher lackiert
wird, werden die Oberflächenrisse erkannt, die Abweichungen in
der Oberflächendichte verursacht haben, wobei sie eine
unterschiedliche Farbaufnahme und dadurch einen unterschiedlichen
Glanz erzeugen. Dies führt ganz gewiß zu Beanstandungen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung löst die
vorgenannten Probleme und ergibt gleichzeitig zusätzliche
Vorteile. Die genannte vorgehärtete Schicht kann z.B. verkleinert
oder verhindert werden und der Abtransport der Luft findet auf
eine sanftere Art statt.
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Die charakterisierenden Merkmale der Erfindung sind in den
beigefügten Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung bedeutet folglich, daß eine aufeinanderfolgende
Rekompression der Fasermatte, die in Verbindung mit der
Formgebung komprimiert und expandiert wird, ohne Hitzezufuhr
ausgeführt wird. Danach wird die Matte soweit wie praktisch möglich
in den Einlaßabschnitt der Heißpresse eingeführt, bei der die
Matte auf die heißen Flächen in der Heißpresse übertragen wird,
wodurch hohe Flächendrücke unmittelbar bei einem minimalen
Vorhärten der Oberflächenschichten aufgebracht werden können.
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Die Erfindung wird genauer im folgenden beschrieben unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die eine
Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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Fig. 1 ist eine seitliche Ansicht einer Vorrichtung gemäß der
Erfindung,
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Fig. 2 ist ein vergrößerter Abschnitt des Zufuhrbereichs in
der Heißpresse gemäß einer konventionellen Bauart,
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Fig. 3 ist ein vergrößerter Abschnitt des Zufuhrbereichs in
der Heißpresse, die eine Vorrichtung gemäß der
Erfindung umfaßt.
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Der Einlaßabschnitt der kontinuierlichen Heißpresse, der in den
Figuren gezeigt ist, ist auf bekannte Art mit vorderen
Führungsrollen 1 und Heizplatten 2 versehen, die mit einem Einlaßradius
der gleichen Größe wie der Radius der Führungsrollen 1
ausgebildet sind, und danach in einen im wesentlichen parallelen
Abschnitt 4 übergehen. Der Abstand zwischen den Heizplatten 2
kann nur in einem kleinen Ausmaß in Beziehung zu dem Abstand bei
dem Einlaßradius variiert werden. Ein Stahlband 3 ist über
Führungsrollen und Antriebsrollen gespannt und gleitet oder
rollt auf bekannte Art und Weise zu den Heizplatten. Der
Übergang zwischen dem Einlaßabschnitt und dem parallelen Abschnitt
4 ist durch die Mittellinie 5 markiert.
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In dem genannten Einlaßabschnitt ist die Vorpreßvorrichtung
gemäß der Erfindung angeordnet. Diese Vorrichtung umfaßt drei
Hauptteile: Einen konvergierenden Einlaß und einen
Kompressionsabschnitt 7, eine oder mehrere einen Spalt definierende
Walzenpaare 8 und einen leicht divergierenden Zufuhrabschnitt 9. Die
Einlaßöffnung 10 des Einlaßabschnitts ist auf geeignete Art und
Weise einstellbar, automatisch oder manuell, um auf die Höhe der
einlaufenden Matte 11 abgestimmt zu werden. Hierdurch findet in
Kombination mit einer geeigneten Länge des Einlaßabschnitts 7
das Ausdrücken der Luft aus der Matte 11 auf eine sanfte Art und
Weise ohne das Risiko von Beschädigungen statt. Auf die obere
Walze 8, die in vertikaler Richtung beweglich ist, wird eine
geeignete Last aufgebracht, so daß die erwünschte Kompression
der Matte erreicht wird. Es ist zweckmäßig, hier auf eine
Dichte zu komprimieren, die nahe und vorzugsweise unmittelbar
unterhalb der Dichte liegt, die bei der vorangegangenen Kompression
nach der Formgebung erzielt worden ist. Solch eine
Rekompression bzw. erneute Kompression erfordert eine relativ moderate
Last. Die Last wird vorzugsweise von Druckzylindern,
hydraulischen Zylindern od. dgl. aufgebracht. Das Ende des
Einlaßabschnitts 7, das am nächsten an der oberen Walze 8 liegt, ist
vorzugsweise mechanisch zusammen mit der Walze gekoppelt, um der
Vertikalbewegung der Walze zu folgen.
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In dem nachfolgenden divergierenden Zufuhrabschnitt 9 expandiert
die Matte in der Größenordnung von 5-15 % ein wenig, was im
wesentlichen die Kraft reduziert, die zum Halten der
komprimierten Matte erforderlich ist. Dadurch kann dieser Abschnitt
moderat dimensioniert werden. Die Enden des Zufuhrabschnitts 9, die
sich am nächsten an den Walzen 8 befinden, sind auch mechanisch
zusammen mit ihrer respektiven Walze gekoppelt.
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Die Matte 11 wird durch die Vorrichtung zwischen zwei
Endlosbändem 12 transportiert, die massiv, luftdurchlässig oder aus
Drähten gebildet sein können. In dem Einlaßabschnitt 7 werden
die Bänder auf Rollen und/oder Gleitflächen getragen. An dem
Auslaßende des Zufuhrabschnitts 9 werden die Bänder über einen
kleinen Radius 13 umgelenkt, der als Gleitnase oder Rollen
ausgebildet ist.
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Die Bänder 12 werden auf bekannte Art und Weise angetrieben und
geführt. Wenn es im Hinblick auf die Kräfte, die in dem
Einlaßabschnitt 7 und an der Walze 8 auf die Bänder wirken, als
geeignet erachtet wird, können stärkere innere Bänder verwendet
werden.
Beispiel
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Konventionelle Förmgebung (Fig. 2): Bei der Herstellung einer
19-mm-Platte wird eine normal vorgepreßte Fasermatte, die
ungefähr 160 mm dick ist, für die Heißpresse vorausgesetzt. Ohne
die vorgeschlagene Erfindung wird dort die Matte von 160 mm auf
ungefähr 25 mm in der Einlaßwalze der Heißpresse komprimierte.
Der Oberflächendruck bei A wird so angenommen, daß er auf eine
Größe angewachsen ist, bei der gute Bindeeigenschaften zwischen
Fasern und Spänen beim Aushärten des Klebers erhalten werden
können. Die Dicke wird hier so angenommen, daß sie ungefähr 50
% größer ist als in dem Einlaßspalt. Der Abstand von dem
Mattenkontakt zu A ist durch a bestimmt.
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Formgebung gemäß der Erfindung (Fig. 3): In diesem Fall wurde
die Matte auf eine höhere Dichte in dem Einlaß erneut
komprimiert und expandiert leicht bevor sie in dem Einlaß der
Heißpresse hindurch geht. Der Abstand von dem Mattenkontakt bis A
in Fig. 3 wird von b bestimmt. Bei dem Eintritt in dem Einlaß
der Heißpresse beträgt die Dicke der Matte vorzugsweise 1,3-2
mal die Dicke der fertiggestellten Platte. Bei normalen
Formgebungen des Einlaßabschnitts in der Heißpresse kann der Abstand
b mit Hilfe der Erfindung zu einen Bruchteil von a reduziert
werden. Typische Werte sind die Größen zwischen 10 und 30 %.
Das Vorhärten nimmt dadurch annähernd entsprechend ab. Es ist
hierdurch auch möglich, die Stahlbandtemperatur zu erhöhen.
Zusätzlich ist die Matte nicht der Strahlungshitze von dem
heißen oberen Band vor dem Mattenkontakt ausgesetzt, wodurch das
Vorhärten auch reduziert wird.
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Der Winkel, bei dem das Stahlband auf das Band trifft, ist ein
Maß der Kompressionsrate der Matte. Es wird aus den Fig. 2 und
3 deutlich, daß der Winkel a mehr als doppelt so groß wie der
Winkel β ist, der kleiner als 15º betragen sollte, vorzugsweise
kleiner als 10º. Es wird auch leicht verstanden, daß der Betrag
von Luft, der abtransportiert werden soll, 3-4 mal größer in
Fig. 2 verglichen mit Fig. 3 ist. Das Ergebnis von all dem ist,
daß das Risiko von Flächenrissen und einer Schwächung wesentlich
von der Erfindung in Fig. 3 reduziert worden ist.
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Bei der Plattenherstellung mit normalen Dicken in
kontinuierlichen Pressen, z.B. bei einer Dicke von 19 mm, werden oft
Dickentoleranzen nach der Endpressung von ungefähr +/- 0,15 mm
erhalten, die normalerweise ausreichend sind, die Platte
ungeschliffen zu verkaufen. Bezogen auf das Vorhärten der Oberflächen muß
jedoch das Pressen bei einer Nominaldicke von ungefähr 20,2 mm
stattfinden. Dieses Übermaß muß deshalb durch Schleifen
reduziert werden, d.h. das Ergebnis ist ein direkter
Produktionsverlust von Rohmaterial (Rohholzmaterial, Kleber, Wachs),
Trocknungsenergie, Schleifenergie von 6-7 % zuzgl. die Gesamtkosten
der Schleifbearbeitung. Das Eliminieren der Vorhärtung ergibt
folglich eine wesentliche Ersparnis, die sich für die
Investition der Erfindung in kurzer Zeit auszahlt.
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Ein anderer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, daß die
Oberflächenschichten hart sind und weniger Farbe aufnehmen
während eine glänzende Fläche erhalten wird. (Im Gegensatz dazu,
wenn Wasser durch Düsen auf die Flächen vor dem Pressen gesprüht
wird.)
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf die gezeigte
Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs des
Erfindungsbegriffs variiert werden.