SE504637C2 - Förfarande vid framställning av lignocellulosahaltiga skivor - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 504 637 2 'kostnad och tillräckligt hög för att åstadkomma acceptabel tvärdraghållfasthet och liknande. Vid tillverkning av spån- skivor har man ofta använt mera finfördelade spånor med något högre fukt i ytskikten, bl a för att åstadkomma högre densi- tet i skivornas ytskikt. Vid tillverkning av MDF (Medium Density Fiberboard), som har en homogen materialstruktur, har utvecklats metoder att vid pressningen med hjälp av kontrol- lerat avstånd mellan värmekällorna successivt på förutbestämt sätt närma sig slutläget, allteftersom ångfronten förflyttar sig in mot mitten. Se t.ex. SE patent 469 270 gällande kon- tinuerlig press och SE pans 93 00772-2 avseende en enetage taktpress. Dessa metoder som utvecklats för MDF används nu åtminstone delvis även för andra skivtyper.

För att åstadkomma den önskade densitetsprofilen måste en press kunna applicera höga yttryck vid hög tempe- ratur. Detta är i sig inget problem för en taktpress, men sådana uppvisar andra nackdelar såsom sämre tjocklekstole- ranser etc. I fallet kontinuerliga pressar har kravet på höga yttryck och samtidigt hög temperatur lett till dyrbara preci- sionslösningar vad gäller rullbädd mellan stålband och under- liggande värmeplatta. Metoden att införa värme till skivan via värmeledning gör också att uppvärmningen tar relativt lång tid vilket resulterar i långa presslängder (stora press- ytor), pressar upp till ca 40 m längd har leverats. Dessutom är det med en kontinuerlig press ej praktiskt möjligt att få pressens värmeplattor att bli tillräckligt flexibla, varför densitetsprofilen ej kan utformas med lika stor frihet som vid en taktpressning.

Dagens kontinuerliga pressar är dessutom begränsade vad gäller temperatur (på grund av smörjoljan i rullbädden), vilket gör att ej alla skivtyper kan pressas. Även en annan metod för skivtillverkning baserad på att ånga införs mellan värmeplattorna i en taktpress har vunnit begränsad spridning. Eftersom materialet värms upp sekundsnabbt när ånga tillförs kan uppvärmningstiden för- kortas radikalt. Dessutom minskar det motstånd som materi- alet gör mot kompression mycket kraftigt när ånga har till- 10 15 20 25 30 35 504 657 förts. Detta är positivt och innebär att pressen skulle kunna göras med mindre presskraft och avsevärt kortare (mindre pressyta). För att erhålla en önskad densitetsprofil på en skiva tillverkad enligt denna metod har man dock måst till- lämpa konventionell pressteknik med höga yttryck och värme- ledning från konventionella värmeplattor i början av press- cykeln, varvid man efter lång uppvärmningstid uppnått ett ytskikt med hög densitet. Först därefter har man kunnat blåsa in ånga för att genomföra skivans mittparti. Härigenom har man skapat problem dels därför att man måste blåsa igenom ångan genom det nyss bildade ytskiktet med hög denssitet, dels därför att presstiden har förlängts avsevärt under peri- oden med höga tryck och värmeledning. Allt detta medför att en ångpress som arbetar enligt detta koncept får avsevärt lägre kapacitet alternativt större pressyta samt kräver större presskraft än vad som erfordras om jämn densitet eftersträvades.

Vid samtliga nämnda tillverkningsmetoder uppstår ett mjukt ytskikt med lägre hållfasthet, oacceptabel målbar- het etc, vilket innebär att detta skikt måste slipas bort.

Härigenom fås en materialförlust på 5-15 % beroende på 3 skivtyp, tjocklek etc. Även vid framställning av skivor i en kontinuerlig process är uppvärmning genom ångtillförsel känt sedan länge, exempelvis genom EP 383 572, US 2 480 851, GB 999 696, DE 2 058 820, DE 3 640 682, DE 4 009 883 och AU 57390/86.

Då ångan injiceras i materialmattan kan en in- jektionslåda användas, vilket dock medför vissa nackdelar.

För att undanröja dessa har utvecklats en anordning där själva komprimeringsvalsarna är perforerade, och utgör ångtillförselorqan. En sådan anordning beskrives i SE 502 810.

SE 502 272 beskriver ett förfarande där för- delarna med ånguppvärmning utnyttjas för att åstadkomma önskade densitetsprofiler hos den färdiga skivan, där press- ningen genomföres i två steg, varvid mattan i det första steget komprimeras till måttlig densitet med i huvudsak jämn 10 15 20 25 30 35 504 637 4 densitetsprofil över dess tjocklek, och i det andra steget komprimeras till högre densitet där densitetsprofilen är heterogen med ett ytskikt av högre densitet än skivans mitt- skikt. Mellan de båda stegen härdas skivan helt eller delvis. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undan- röja de nackdelar som är förknippade med förut känd teknik för framställning av fiberskivor med önskade densitetspro- filer och att därvid utnyttja fördelarna med ånguppvärmning av fibermattan.

Enligt uppfinningen har detta ernåtts genom att ett förfarande av det i kravets 1 ingress angivna slaget innefat- tar de åtgärder som anges i kravets kännetecknande del.

Genom att ångan tillföres på detta sätt bibringas fibermattan en heterogen struktur där dess ytskikt mjuk- gjorts och härdats genom ångtillförseln medan det mellan- liggande skiktet blir i huvudsak opåverkat. Därmed skapas förutsättningar att vid efterföljande kalibreringspressning åstadkomma en skiva med en viss densitetsprofil, genom att låta denna ske vid en större tjocklek än den som erhålles vid förkomprimeringen så att det opåverkade mellanskiktet medges möjlighet att expandera under det att ytskiktet i huvudsak bibehåller sin densitet. Mellanskiktet får därmed en lägre densitet än ytskikten. Såsom inledningsvis nämnts är det i många situationer önskvärt med ytskikt av högre densitet än resterande delen av skivan och det uppfunna förfarandet erbjuder en okomplicerad och billig lösning att åstadkomma detta, där nackdelarna förknippade vid kända metoder för åstadkommande av skivor med sådan densitet har kunnat und- vikas.

Mattan bör förkomprimeras i samband med eller omedelbart före ånginjiceringen.

Förfarandet är speciellt lämpat vid kontinuerlig framställning av skivor, varvid ångan företrädesvis till- föres vid den eller de valsar som användes vid förkompri- meringen.

Tjockleken av ytskikten med förhöjd densitet kan åstadkommas genom att reglera mängden tillförd ånga så att 10 15 20 25 30 35 504 637 5 skivans egenskaper med avseende på t.ex. böjhållfasthet och bearbetbarhet därigenom kan anpassas för olika applikationer.

Ovan angivna och andra föredragna utföringsformer av det uppfunna förfarandet anges i efterföljande underkrav.

Uppfinningen förklaras närmare genom efterföljande detaljerade beskrivning av en föredragen utföringsform av densamma under hänvisning till medföljande ritningar, i vilka fig. 1 är ett schematiskt längdsnitt genom mattan/skivan vid dess pressning, fig. 2 är ett förstorat tvärsnitt genom en skiva framställd enligt det uppfunna förfarandet, fig. 3 är ett diagram som illustrerar densitets- profilen för skivan i fig. 2, fig. 4 är ett schematiskt snitt genom en vals genom vilken ångan tillföres, fig. 5 är ett snitt genom en del av valsen i fig. 3, fig. 6 är ett axiellt snitt genom valsen i fig. 5, och fig. 7 är ett schematiskt snitt som illustrerar de olika behandlingsstegen enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

I fig. 1 visas hur fibermattan 1 transporteras i en bana i pilens A riktning och blir pressad till en skiva 21.

Med hjälp av ett valspar 2, 3 förkomprimeras mattan till en densitet i närheten av önskad ytdensitet. Genom valsarna 2, 3 tillföres ånga till mattan på ett sätt som förklaras mer detaljerat senare. Den genom valsarna 2, 3 tillförda ång- mängden är noggrant avpassad till en mängd som gör att ångan tränger in i och värmer upp endast mattans ytskikt. Tjock- leken på detta ytskikt är proportionell mot den tillförda ångmängden, och kan därför bestämmas genom reglering av ångmängden.

Genom ångtillförseln och den därav åstadkomma upp- värmningen av ytskikten kommer dessa att mjukgöras och härdas.. Skiktet i mattans mitt, dit ångan ej trängt in blir däremot opåverkat. 10 15 20 25 30 35 504 637 6 Efter passage av valsparet 2, 3 går mattan in i en kalibreringszon där den kalibreras till önskad sluttjocklek.

Denna tjocklek är större än den tjocklek skivan hade i vals- paret 2, 3 varvid det opåverkade mellanskiktet kommer att expandera. Under passagen av denna zon tillföres värme i sådan omfattning att mellanskiktet härdas. Valspressarna 22 kan utgöras av en annan anordning, t.ex. en konventionell rullbädd eller en hydraulisk bädd. Följden blir att den färdiga skivan får ytskikt med högre densitet än mellan- liggande skikt. Under pressningsförloppet mellan valsparen 22 sker värmetillförsel och pressningen under värmetillförsel fortgår intill dess att mellanskiktet har härdat till sådan styrka att den kan motstå den befintliga expansionskraften.

Fig. 2 visar hur den färdiga skivan 21 ser ut i ett tvärsnitt. De båda ytskikten 21a och 21b har en densitet på ca 800 kg/m3 medan det mellanliggande skiktets densitet är ca 600 kg/m3. Detta åskådliggöres även i diagramform i fig. 3.

Båda eller endera av valsarna 2, 3 kan vara ut- förda på ett sätt som beskrives i SE 502 810 0Ch S0m illustreras i fig. 4, ä och 6. ' _ Den i fig. 5 visade komprimerings- och injicerings- valsen 2 är utformad med en perforerad mantelyta 6 för tillförsel av ånga till mattan 1. Runt valsen 2 innanför mantelytan 6 är ett axiellt kanalsystem 7 anordnat för för- delning av ångan över valsens 2 och därmed mattans 1 bredd.

Vidare är en inställbar glidsko (fig. 6) anordnad att tät- ande anligga mot valsens 2 gavel för tillförsel av ånga till kanalsystemet 7. Tillförseln sker därvid till en begränsad sektor (fig. 4) av valsen 2 där mattan 1 komprimeras. Denna begränsade sektor 9 omges på båda sidor, i omkretsriktningen räknat, av avtätningszoner 10 där valsen 2 är i kontakt med mattan 1. Kanalsystemet 7 kan vara tillslutet vid valsens 2 motsatta gavel. Alternativt kan en glidsko 8 anordnas vid vardera gaveln.

Glidskon 8 hålls på plats med ett ställbart stativ så att glidskon kan förskjutas i omkretsriktningen. Därigenon kan injektonssektorns 9 läge varieras. Glidskon 8 är lämp- 10 15 20 25 30 35 504 637 7 ligen utformad med en utbytbar slitdel 14 av lågfriktions- material som anligger mot en bearbetad yta på valsens 2 gavel. Därvid hålls glidskon 8 tryckt mot valsens gavel, exempelvis medelst fjädrar, tryckluft eller hydrauliskt, så att läckaget i tätningsytan minimeras.

Glidskon 8 kan vara utformad med en eller flera kanaler 11, 12, 13 som kan ha olika area. Även utbytbara slitdelar 14 med olika hålarea kan användas, exempelvis en glidplatta vars hålöppning kan varieras. Därigenom kan injektionssektorns 9 storlek varieras för variering av mängden tillförd ånga och därmed avpassa denna till den önskade tjockleken på ytskikten. Vidare kan olika flöden och tryck upprätthållas i olika delar av injektionssektorn 9.

Glidskons 8 kanaler kan också utnyttjas för renblåsning och avsugning.

I fig. 6 visas schematiskt glidskons 8 anliggnings- yta mot valsens 2 gavel. Därvid är glidskon 8 försedd med injektionskanaler 11 för ånga, renblåsningskanal 12 och avsugningskanal 13.

Den perforerade mantelytan 6 på valsen 2 kan ut- göras av en stansad eller borrad hålplât som i form av ringar krympts fast på valsen. Axiella stödlister 15 för hålplåten kan därvid vara utformade i en mantelplåt 16 på valsen genom fräsning eller gjutning eller utgöras av separata lister som fästs i urtag i mantelplåten 16. Dessa lister 15 kan sam- tidigt avgränsa kanalsystemet 7 innanför mantelytan 6.

De öppningar i kanalsystemet 7 som i valsens 2 gavel inte täcks av glidskon 8 kan tätas genom att en ställ- bar glidring av lâgfriktionsmaterial hålls tryckt mot gaveln.

Fig. 7 visar förfarandet enligt uppfinningen med de olika behandlingssteg som företrädesvis föregår och efter- följer själva komprimeringen. Materialmattan 1 passerar först en förkonditioneringszon 19 där mattan 1 bibringas förutbe- stämd temperatur, fukthalt och densitet.

Den färdigpressade skivan 21 passerar en efterkon- ditioneringszon 20. I denna bibringas skivan den fukthalt som önskas för den färdiga produkten. Vidare uppsamlas i denna 10 15 20 25 30 35 504 637 8 Azon gaser, t.ex. formaldehyd som avges från den pressade skivan. Skivan får också avkylas i konditioneringszonen, eftersom den höga temperaturen hos skivan från pressningen gör att den i viss grad blir plastisk, vilket gör att den får dålig hanterbarhet..

Den ovan beskrivna föredragna utföringsformen av det uppfunna förfarandet har beskrivits i anslutning till framställning av en skiva med ytskikt av förhöjd densitet på båda sidorna. Det torde stå klart att ångan alternativt kan tillföras endast mattans ena sida för framställning av en skiva med förhöjd densitet på denna sida. Likaså torde det förstås att ångmängden kan regleras så att olika mängd ånga tillföres mattans båda sidor så att en skiva med olika tjocka ytskikt med förhöjd densitet erhålles.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 504 637 PATENTKRAV

1. Förfarande vid framställning av skivor av ligno- cellulosahaltigt fibermaterial där materialet sönderdelas till partiklar och/eller fibrer, torkas, belimmas och formas till en matta samt pressas till en färdig skiva, varvid ånga tillföres mattan, k ä n n e t e c k n a t av att ångan vid ett första ånginjiceringssteg tillföres i begränsad mängd, vilken är så anpassad att ångan tränger in i, värmer upp och härdar endast mattans ytskikt.

2. Förfarande enligt patentkrav 1 vid vilket mattan förkomprimeras och nämnda begränsade mängd ånga tillföres under eller omedelbart efter nämnda förkomprimering.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, vid vilket fram- ställningen sker i en kontinuerlig process och att minst en pressvals användes vid nämnda förkomprimering.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, vid vilket nämnda begränsde mängd ånga tillföres genom nämnda minst en press- vals.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 4, vid vilket mattan med ånguppvärmda ytskikt kalibrerings- pressas till önskad skivtjocklek, varvid nämnda ytskikt bibringas en högre densitet än det mellanliggande skiktet.

6. Förfarande enligt patentkrav 5, vid vilket nämnda mellanliggande skikt ges möjlighet att expandera.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, vid vilket nämnda kalibreringspressning sker till en större tjocklek än den i förkomprimeringen erhållna tjockleken, därmed möjliggörande nämnda expansion av det mellanliggande skiktet.

8. V Förfarande enligt något av patentkraven 5-7, vid vilket mängden tillförd ånga regleras i beroende av önskad tjocklek på nämnda skikt med högre densitet.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 5-8, vid vilket nämnda kalibreringspressning sker under värmetill- försel.

10. Förfarande enligt patentkrav 9, vid vilket nämnda värmetillförsel under kalibreringspressningen fortgår tills 10 15 20 25 30 35 504 637 10 det mellanliggande skiktet har härdat.

11. Förfarande enligt något av patentkraven 2 - 10, vid vilket mattan förkonditioneras före nämnda förkomprimering.

12. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 11, vid vilket den färdigpressade skivan efterkonditioneras för för- ändring av skivans fukthalt och avskiljning av från skivan avgivna gaser.

13. Förfarande enligt patentkrav 12, vid vilket skivan kyles vid nämnda efterkonditionering.