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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ligno-Zellulose enthaltenden
Platten gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Verfahren zum Herstellung von Platten
aus Ligno-Zellulosematerial
sind wohlbekannt und haben signifikante praktische Anwendungen.
Die Herstellung enthält
die folgenden Hauptschritte: Aufbrechen des Rohmaterials in Partikel
mit geeigneter Größe und/oder
Fasern, Trocknen auf ein vorbestimmtes Feuchtigkeitsverhältnis und
Leimen des Materials vor oder nach dem Trocknen, Formen des mit
Leim versetzten Materials zu einer Matte, die durch mehrere Schichten
aufgebaut sein kann, gegebenenfalls kaltes Vorpressen, Vorheizen,
Besprühen
von Oberflächen
mit Wasser, etc. und Wärmepressen
unter Druck und Wärme
in einem Taktkompressor oder einem kontinuierlichen Kompressor,
bis die Platte fertiggestellt ist.
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Bei einem konventionellen Wärmepressen wird
das komprimierte Material hauptsächlich
durch Verwendung von Wärmespulen
von benachbarten Heizplatten oder den Stahlbändern erhitzt. Diese haben
eine Temperatur von 150 bis 200°C
in Abhängigkeit
von der Art des Produkts, das komprimiert werden wird, der Art von
Leim, der verwendet wird, die gewünschte Kapazität, etc.
Auf diese Weise wird die Feuchtigkeit in dem Material am nächsten zu
den Wärmequellen
verdampft, so dass eine trockene Schicht in diesem Bereich entwickelt
wird und sich die Dampffront allmählich zu dem Zentrum der Platte von
beiden Seiten aus hin bewegt, solange die Kompression fortdauert.
Wenn die trockene Schicht entwickelt ist, bedeutet dies, dass die
Temperatur in dieser Schicht mindestens 100°C beträgt, was ein Abbinden von konventionellen
Leimen auslöst.
Wenn die Dampffront das Zentrum erreicht hat, hat die Temperatur
in dem Zentrum zumindest 100°C
erreicht und die Platte beginnt, selbst in ihrem Zentrum abzubinden,
so dass der Druck innerhalb von ein paar Sekunden gestoppt werden
kann. Dies gilt für
Situationen, in welchen Harnstoff-Formaldehyd-Leim (UF) und ähnliche
Leime wie Melamin-verstärkter
(MUF) Leim verwendet wird. Wenn andere Leime mit höheren Abbindetemperaturen
verwendet werden, dann ist eine höhere Temperatur und ein höherer Dampfdruck
in der Platte erforderlich, bevor jegliches Abbinden beginnen kann.
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Um die gewünschte Dichte zu erzielen,
muss ein Kompressor einen hohen Oberflächendruck bei einer hohen Temperatur
anwenden. Dies ist kein Problem für nicht-kontinuierliche Kompression
in einem sogenannten Taktkompressor, aber solche Kompressoren haben
andere Nachteile, wie schlechtere Dickentoleranzen, etc. Wenn kontinuierliche
Kompressoren verwendet werden, hat das Erfordernis der hohen Oberflächendrücke und
hohen Temperaturen gleichzeitig zu teuren, hochpräzisen Lösungen hinsichtlich
des Walzriemens zwischen dem Stahlband und der darunter angeordneten
Heizplatte geführt. Das
Verfahren der Versorgung der Platte mit Wärme über Heizspulen macht das Heizen
relativ zeitaufwendig, was zu langen Kompressionslängen (großen Kompressionsoberflächen) führt.
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Das Heizen kann auch durch Zufuhr
von Dampf zu der zu komprimierenden Matte erzielt werden. Auf diese
Weise wird die Heizzeit drastisch verkürzt und zusätzlich der Widerstand des Materials gegen
Kompression drastisch reduziert, wenn Dampf eingebracht wird, so
dass weniger Kompressionskräfte
und we niger Kompressionsoberflächen
erforderlich sind. Ein Einspritzbehälter kann verwendet werden,
um Dampf in die Materialmatte einzuspritzen, was dennoch bestimmte
Nachteile hat. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden Kompressionswalzen
entwickelt, die perforiert sind und als ein Dampfzufuhrelement funktionieren.
Eine solche Vorrichtung ist in WO 95/31318 offenbart, die am 23.
November 1995 veröffentlicht
wurde und die Priorität vom
13. Mai 1994 beansprucht.
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SE 502 272 beschreibt ein Verfahren,
das die Vorteile des Dampfheizens verwendet, um die erwünschten
Dichteprofile der fertiggestellten Platte zu erzielen. Die Kompression
wird in zwei Schritten ausgeführt,
wobei die Matte in dem ersten Schritt auf eine moderate Dichte mit
einem im wesentlichen gleichmäßigem Dichteprofil
entlang ihrer Dichte komprimiert. In dem zweiten Schritt wird die
Matte auf eine höhere
Dichte komprimiert, wobei das Dichteprofil heterogen ist, so dass
die Oberflächenschicht eine
höhere
Dichte aufweist als der mittlere Abschnitt der Platte. Zwischen
den beiden Schritten ist die Platte entweder vollständig abgebunden
oder teilweise abgebunden.
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Obwohl dies einen Vorteil innerhalb
des Bereiches von der Herstellung von Partikel enthaltenden Platten
repräsentiert,
hat das Verfahren gemäß SE 502
272 den Nachteil, dass die zweistufige Kompression mit dem Zwischenschritt
des Abbindens das Herstellungsverfahren relativ kompliziert macht.
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Die Verwendung von Dampfeinspritzung zum
Heizen des Materials ist in der Industrie wohlbekannt. Zum Beispiel
zeigen
EP 383 572 , US
2 480 851, GB 999 696, DE 2 058 820, DE 36 40 682, DE 40 09 883
und AU 57390/86 unterschiedliche Beispiele, wie Dampf bei kontinuierlichen
Verfahren zur Herstellung von Fa serplatten eingespritzt wird. Selbst
diese beschriebenen Verfahren erfordern eine Kompression in zwei
oder mehr Schritten.
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EP
383 572 beschreibt des weiteren ein Verfahren, das nur
mit einem Kompressionsschritt arbeitet. In diesem Verfahren wird
der Dampf in einem Dampfeinspritzsegment eingebracht, welches anscheinend
eine Art von konventioneller Dampfzufuhr durch einen Dampfbehälter oder
eine ähnliche
Einrichtung enthält.
Wenn in dieser Weise Dampf eingebracht wird, liegt etwas Gleiten
zwischen der Matte/dem Gewebe und dem Dampfbehälter vor, welches einen wesentlichen
Verschleiß erzeugt,
so dass die gleitenden Oberflächen
des Behälters
in regelmäßigen Intervallen
ersetzt werden müssen
und Probleme mit der Abdichtung der Kanten als Folge des Gleitens
der Fasermatte/dem Gewebe relativ zu der Dampfbox auftreten können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Verfahren dieser Art bereitzustellen, das einfacher
als die Verfahren des Standes der Technik sind und das die Nachteile
vermeidet, die mit den konventionellen Arten des Einbringens von
Dampf zusammenhängen.
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Dies wurde gemäß der vorliegenden Erfindung
durch das Verfahren erreicht, welches in dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und den Schritten in dem Körper
des Anspruchs 1 beschrieben ist.
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Durch Analyse der Verfahrensergebnisse, die
in SE 502 272 beschrieben sind, wurde festgestellt, dass der Leim,
der bereits mit der Dampfeinspritzung in Verbindung mit dem ersten
Kompressionsschritt bereitgestellt ist, zum Abbinden gebracht werden
kann und hinreichend stark ist, um den inhärenten Rückfedereigenschaften der Partikel/Fasern zu
widerstehen, welche in dem Material enthalten sind. Es ist deshalb
möglich,
bereits in dem ersten Stadium eine Platte zu erhalten, die eine
Dicke aufweist, die überwiegend
der gewünschten
Dicke der fertiggestellten Platte entspricht. Die Platte kann eine Konditionierung
nach dem Kompressionsschritt erfordern.
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Durch Ausführen der dampfeingespritzten Kompression
in nur einem Kompressionsschritt wird ein wesentlich leichteres
und weniger teures Herstellungsverfahren erzielt.
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Dadurch, dass ebenso Dampf in diesem
einzigen Kompressionsschritt durch die Walzen eingebracht wird,
werden die Probleme vermieden, die mit den konventionellen Dampfzufuhrverfahren
zusammenhängen.
Vorzugsweise ist das Passieren der komprimierten Platte durch eine
Heizzone erlaubt. Auf diese Weise kann der Leim, der normalerweise nicht
vollständig
zu voller Festigkeit während
der Kompression abbindet, zu voller Festigkeit in dieser Zone abbinden.
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Vor und nach der Kompression wird
die Matte/das Gewebe vorzugsweise konditioniert.
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Die oben beschriebenen Vorteile und
andere bevorzugte Ausführungsformen
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung
ist nachstehend in der detaillierten Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben,
wobei
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1 eine
Querschnittsansicht ist, die schematisch den Kompressionsschritt
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 eine
Querschnittsansicht ist, die der 1 entspricht,
aber eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt,
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3 eine
schematische Querschnittsansicht einer Walze ist, durch welche Dampf
eingebracht wird,
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4 eine
Querschnittsansicht eines Abschnitts von 3 ist,
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5 eine
axiale Querschnittsansicht durch die Walze von 4 ist, und
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6 eine
schematische Querschnittsansicht ist, die die unterschiedlichen
Behandlungsschritte gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung zeigt.
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1 stellt
die Kompression einer Materialmatte 1, die unter anderen
Dingen Fasern und Leim enthält,
in einem einzigen Schritt zur Bildung einer Faserplatte dar, die
eine Dicke aufweist, die im wesentlichen der Dicke der fertiggestellten
Platte entspricht. Die Kompression der Platte 1 wird durch
zwei Kompressionswalzen ausgeführt,
die Elemente zum Einbringen von Dampf in die Matte in Verbindung
mit deren Kompression enthält.
Durch Einbringen des Dampfes in die Matte werden die Leimkomponenten abbinden
und eine hinreichende Festigkeit erhalten, um den Rückfedereigenschaften
zu widerstehen. Dies ermöglicht
die Kompression der Platte in einem einzigen Schritt. Der Dampf
wird nach hinten gegen das Material, das heißt gegen die Richtung der Bewegung
des Materials gedrückt.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei jede Walze 2, 3 mit
umgebenden endlosen Drähten 19, 20 oder, in
der Alternative, mit einem Stahlband mit Löchern und dem endlosen Draht
ausgestattet ist.
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Die Walzen 2 und 3,
welche die Dampfzufuhrsysteme enthalten, können in der Art aufgebaut sein,
die in SE 502 810 beschrieben ist, und in den 3, 4 und 5 gezeigt ist.
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Die Kompressions- und Einspritzwalze 2,
die in 4 gezeigt ist,
ist mit einer perforierten Ummantelungsoberfläche 6 zur Zufuhr von
Dampf zu der Matte 1 aufgebaut. Ein axiales Kanalsystem 7 ist
innerhalb der Ummantelungsoberfläche 6 um
die Walze 2 angeordnet. Das Kanalsystem 7 ist
geeignet, um den Dampf über
die Walze 2 und somit entlang der Breite der Matte 1 zu
verteilen. Ein einstellbarer Gleitschuh (5) ist angeordnet, um in ein Ende der Walze 2 dichtend
einzugreifen, um Dampf in das Kanalsystem einzubringen. Das Einbringen
von Dampf ist somit auf einen eingeschränkten Teil (3) der Walze 2 ausgeführt, wo
die Matte 1 komprimiert wird. Der begrenzte Sektor 9 ist
an beiden Seiten wie in dem Unfang zusehen, durch Dichtzonen 10,
wo die Walze 2 in Kontakt mit der Matte 1 ist,
umgeben. Das Kanalsystem 7 kann an dem gegenüberliegenden Ende
der Walze 2 geschlossen sein. In der Alternative kann ein
Gleitschuh 8 an beiden der Enden angeordnet werden.
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Der Gleitschuh 8 wird durch
ein einstellbares Gestell an seiner Stelle gehalten derart, dass
der Gleitschuh entlang der Richtung des Umfangs einstellbar ist.
Auf diese Weise kann die Position des Einspritzsektors 9 variiert
werden. Der Gleitschuh weist vorzugsweise ein austauschbares Verschleißteil 14,
das aus Material mit kleiner Reibung hergestellt ist, das sich gegen
eine behandelte Oberfläche auf
dem Ende der Walze stützt.
Somit ist der Gleitschuh 8 gehalten und ge gen das Ende
der Walze 2 beispielsweise durch Federn, verdichtete Luft
oder hydraulisch gedrückt,
so dass jegliche Leckage in der Dichtoberfläche minimiert ist.
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Der Gleitschuh 8 kann mit
einem oder mehreren Kanälen 11, 12, 13 aufgebaut
sein, die unterschiedliche Oberflächenbereiche aufweisen können. Selbst
austauschbare Verschleißteile 14 mit
darin festgelegten unterschiedlichen Öffnungen wie eine Gleitplatte
mit einer Öffnung,
die variiert werden kann, können
verwendet werden. Somit kann die Größe des Einspritzsektors 9 variiert
werden. Darüber
hinaus können
unterschiedliche Ströme
und Drücke
in unterschiedlichen Teilen des Einspritzsektors 9 aufrechterhalten
werden. Die Kanäle
des Gleitschuhs 8 können
ebenfalls zum Reinigen und Saugen verwendet werden.
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5 zeigt
schematisch die Kontaktoberfläche
des Gleitschuhs 8 gegen das Ende der Walze 2. Auf
diese Weise ist der Gleitschuh 8 mit Einspritzkanälen 11 für Dampf,
dem Reinigungskanal 12 und dem Saugkanal 13 ausgestattet.
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Die perforierte Ummantelungsoberfläche 6 auf
der Walze 2 kann ein gestanztes oder gebohrtes Metallblech
sein, das die Form von Ringen aufweist, die auf die Walze hitzegeschrumpft
wurden. Axiale Trägerformteile 15 für das Metallblech
kann in das Ummantelungsmetallblech 16 auf der Walze durch Fräsen oder
Gießen
geformt werden, oder das Metallblech kann als separates Formteil
aufgebaut sein, die in Ausnehmungen in dem Ummantelungsmetallblech 16 angefügt sind.
Diese Formteile können gleichzeitig
das Kanalsystem 7 begrenzen, das innerhalb der Ummantelungsoberfläche 6 angeordnet ist.
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Die Öffnungen des Kanalsystems 7 an
dem Ende der Walze, die nicht durch den Gleitschuh 8 bedeckt
wurden, können
durch Pressen eines einstellbaren, gleitenden Ringes, der aus Material
mit geringer Reibung hergestellt ist, gegen das Ende abgedichtet
werden.
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6 zeigt
eine einstufige Kompression gemäß der vorliegenden
Erfindung einschließlich
der verschiedenen Behandlungsschritte, die vorzugsweise vor und
nach der tatsächlichen
Kompression stattfinden. Die Materialmatte 1 durchläuft zunächst eine Vorkonditionierzone 21,
wo sie auf eine vorbestimmte Temperatur, einen vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt
und eine vorbestimmte Dichte konditioniert wird.
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Nach der Kompression zwischen den
Walzen 2, 3 durchläuft die komprimierte Platte 4 eine Heizzone 22.
In dieser Zone ist es dem Leim, der in Verbindung mit der Kompression
hinreichend ausgehärtet
ist und hinreichend stark ist, um Rückfedereigenschaften der Fasern
zu widerstehen, erlaubt, vollständig
auszuhärten.
Um eine optimale Festigkeit in der fertiggestellten Platte 4 zu
erreichen, ist die Temperatur in der Heizzone dieselbe oder sehr
nahe bei der Temperatur an den Quetschwalzen.
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Die vollständig abgebundene Platte wird dann
abschließend
zu einer Nachkonditionierzone 23 geführt. In dieser Zone erhält die Platte
den Feuchtigkeitsgehalt, der für
das fertiggestellte Produkt gewünscht
ist. Des weiteren werden in dieser Zone Gase wie Formaldehyd gesammelt,
die durch die komprimierte Platte emittiert werden. Die Platte wird auch
in der Konditionierzone gekühlt,
da die hohe Temperatur der Platte, die von der Heizzone 22 bereitgestellt
wird, die Platte zu einem gewissen Grad plastisch macht, wodurch
sie schlecht zu handhaben ist.