DE102012001293B4 - Process and press for producing a wood-based molded part - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Holzwerkstoff-Formteiles (3) unter Verwendung eines Holzwerkstoffgrundmaterials und eines wärmehärtbaren Bindemittels durch Pressen in einer kontinuierlich arbeitenden Presse (10) mit einem Pressraum (5), wobei der Pressraum (5) in Gestalt eines Pressspaltes (5) als eine im wesentlichen geschlossene Druckkammer ausgeführt ist,wobei zum Aushärten des Bindemittels eine Wärmeübertragung in das Holzwerkstoff-Formteil in Form eines Dampfstoßes erfolgt,wobei vor der Wärmeübertragung in Form eines Dampfstoßes der im Pressspalt (5) herrschende Prozess-Luftdruck gegenüber dem außerhalb des Pressspaltes (5) herrschenden atmosphärischen Luftdruck mittels einer Vorrichtung (6, 7) zum Erzeugen eines Überdrucks erhöht wird,wobei während des Pressens eine gezielte Absenkung des Prozess-Luftdrucks erfolgt,wobei die Absenkung des Prozess-Luftdrucks mit Hilfe einer Abdichtvorrichtung (19) erfolgt, welche den Pressspalt (5) beidseitig über eine Teillänge der Presse (10) abdichtet undwobei eine Steuerung des Prozess-Luftdruckes über eine mit der Abdichtvorrichtung (19) verbundene und die Funktion der Abdichtvorrichtung (19) beeinflussbare Drucksteuerung erfolgt.Method for producing a wood-based molded part (3) using a wood-based base material and a heat-curable binding agent by pressing in a continuously operating press (10) with a pressing chamber (5), the pressing chamber (5) being designed in the form of a press gap (5) as a substantially closed pressure chamber, wherein heat is transferred to the wood-based molded part in the form of a steam jet to harden the binding agent, wherein before the heat is transferred in the form of a steam jet, the process air pressure prevailing in the press gap (5) is increased compared to the atmospheric air pressure prevailing outside the press gap (5) by means of a device (6, 7) for generating an overpressure, wherein a targeted reduction in the process air pressure takes place during pressing, wherein the reduction in the process air pressure takes place with the aid of a sealing device (19) which seals the press gap (5) on both sides over a partial length of the press (10), and wherein a control the process air pressure is controlled via a pressure control connected to the sealing device (19) and which can influence the function of the sealing device (19).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Holzwerkstoff-Formteiles unter Verwendung eines Holzwerkstoffgrundmaterials und eines wärmehärtbaren Bindemittels durch Pressen, wobei zum Aushärten des Bindemittels eine Wärmeübertragung in das Holzwerkstoff-Formteil in Form eines Dampfstoßes erfolgt. Die Erfindung betrifft außerdem eine kontinuierliche Presse für die Herstellung eines solchen Holzwerkstoff-Formteiles.The invention relates to a method for producing a wood-based molded part using a wood-based base material and a heat-curable binding agent by pressing, whereby heat is transferred to the wood-based molded part in the form of a steam jet to cure the binding agent. The invention also relates to a continuous press for producing such a wood-based molded part.
Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Dauer der Presszeit wird dabei in erster Linie davon beeinflusst, wie schnell das Bindemittel aushärtet. An dem Beispiel einer dreischichtig aufgebauten Holzwerkstoffplatte, die aus einer Mittelschicht, einer oberen und einer unteren Deckschicht besteht, werden nachfolgend die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsansätze beschrieben.Such methods are known from the state of the art. The length of the pressing time is primarily influenced by how quickly the binding agent hardens. The solution approaches known from the state of the art are described below using the example of a three-layer wood-based panel consisting of a middle layer, an upper and a lower cover layer.
Zur Herstellung der Platte wird eine dreischichtig aufgebauten Holzwerkstoffmatte (Vlies), bestehend aus dem Holzwerkstoffgrundmaterial und einem wärmehärtbaren Bindemittel, einer Presse zugeführt. Anschließend findet ein Heißpressvorgang statt. Das Aushärten des Bindemittels (Leim) in den äußeren Deckschichten erfolgt durch direkte Wärmezufuhr über beheizbare Pressplatten oder -bänder.To produce the board, a three-layer wood-based mat (fleece) consisting of the wood-based base material and a heat-curable binding agent is fed into a press. A hot pressing process then takes place. The binding agent (glue) in the outer cover layers hardens through the direct supply of heat via heatable pressing plates or belts.
Aufgrund der in die Platte eingebrachten Wärmeenergie einerseits und der sich in der Platte befindenden Feuchtigkeit andererseits bildet sich in der Platte ein Wasserdampfdruckgefälle aus.Due to the thermal energy introduced into the plate on the one hand and the moisture contained in the plate on the other, a water vapor pressure gradient forms in the plate.
Die zum Aushärten der Mittelschicht benötigte Wärmeenergie wird über den sogenannten Dampfstoß in die Platte eingebracht. Hierzu werden die äußeren Pressplatten beispielsweise auf 200° Celsius erhitzt. Beim Pressen wird dann das Wasser (Leimwasser) in den Deckschichten erwärmt und bei Erreichen der Siedetemperatur (100°C), schlagartig in die Dampfphase überführt. Dieser Dampf schießt wegen des Wasserdampfdruckgefälles vertikal von beiden Seiten der Platte in Richtung Plattenmitte. Dieser Vorgang wird als Dampfstoß bezeichnet.The heat energy required to harden the middle layer is introduced into the board via the so-called steam burst. For this, the outer pressing plates are heated to 200° Celsius, for example. During pressing, the water (glue water) in the outer layers is then heated and, when the boiling temperature (100°C) is reached, is suddenly transferred to the steam phase. Due to the water vapor pressure gradient, this steam shoots vertically from both sides of the board towards the middle of the board. This process is known as a steam burst.
Aufgrund des Temperaturgefälles zwischen den Außenseiten der Deckschichten und der Mitte der Mittelschicht (der Temperaturunterschied beträgt beispielsweise 75°C) kondensiert der Dampf in der noch kühlen Mittelschicht. Dabei wird Kondensationswärme freigesetzt, wodurch sich die Temperatur in der Mittelschicht erhöht. Die chemischen Aushärtungsreaktionen in der Mittelschicht laufen schneller ab und es vergeht weniger Zeit, bis das Bindemittel ausgehärtet ist, wodurch sich im Ergebnis die benötigte Presszeit verkürzt. Dieses Dampfstoß-Prinzip wird bei der Herstellung von zahlreichen Holzwerkstoff-Formteilen eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Spanplatten, MDF, OSB etc.Due to the temperature gradient between the outside of the cover layers and the middle of the middle layer (the temperature difference is 75°C, for example), the steam condenses in the still cool middle layer. Condensation heat is released, which increases the temperature in the middle layer. The chemical curing reactions in the middle layer take place more quickly and less time passes until the binding agent has hardened, which ultimately shortens the required pressing time. This steam burst principle is used in the production of numerous wood-based molded parts, for example in the production of chipboard, MDF, OSB, etc.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Dampfstoß-Prinzip dadurch zu optimieren, dass der Wasserdampf zuvor erhitzt und als Heißdampf unter Druck in das Holzwerkstoff-Formteil eingeblasen wird. Man spricht dabei auch von der Dampfinjektionstechnik. Hierdurch ist in bedingtem Maße auch eine Verkürzung der Presszeit möglich.It is known from the state of the art that the steam jet principle can be optimized by heating the steam beforehand and blowing it into the wood-based molded part as hot steam under pressure. This is also referred to as steam injection technology. This also makes it possible to shorten the pressing time to a certain extent.
Von Nachteil ist es jedoch, dass bei der Dampfinjektionstechnik auch mehr Wasser in das Innere des Holzwerkstoff-Formteiles gelangt. Wegen des Grundprinzips von Druck und Gegendruck wird bei der Dampfinjektionstechnik der Innendruck in dem Holzwerkstoff-Formteil stark erhöht. Wenn sich die Presse öffnet, muss das Bindemittel im Inneren des Formteils bereits so weit ausgehärtet sein, dass der innere Dampfdruck nicht zu einer Beschädigung (Abplatzen von Teilen) oder Zerstörung des Formteils (Delaminieren) führt. Es wird versucht, diesem Nachteil mit aufwendigen Kühlvorrichtungen zum Kühlen der Formteile nach dem Heißpressen zu begegnen. Dennoch muss die Presse bei der Dampfinjektionstechnik vergleichsweise lange geschlossen bleiben, so dass der zeitliche Vorteil der schnellen Aushärtung des Bindemittels teilweise wieder aufgehoben wird.However, the disadvantage is that more water gets into the interior of the wood-based material molded part with the steam injection technique. Due to the basic principle of pressure and counterpressure, the internal pressure in the wood-based material molded part is greatly increased with the steam injection technique. When the press opens, the binding agent inside the molded part must already have hardened to such an extent that the internal steam pressure does not lead to damage (chipping off of parts) or destruction of the molded part (delamination). Attempts are made to counteract this disadvantage with complex cooling devices for cooling the molded parts after hot pressing. However, the press must remain closed for a comparatively long time with the steam injection technique, so that the time advantage of the rapid hardening of the binding agent is partially canceled out.
In
Durch Anlegen und Aufrechterhalten eines äußeren Überdruckes während des Pressvorgangs wird bei
Die
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technik zur Herstellung eines Holzwerkstoff-Formteiles bereitzustellen, mit deren Hilfe die Presszeit noch weiter verkürzt werden kann.An object of the present invention is to provide a technique for producing a wood-based material molded part, with the aid of which the pressing time can be shortened even further.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch eine Presse nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method according to claim 1 or by a press according to
Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und umgekehrt.The advantages and embodiments explained below in connection with the method also apply mutatis mutandis to the devices according to the invention and vice versa.
Konkret ist die vorliegende Erfindung auf das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung eines Holzwerkstoff-Formteils in einer kontinuierlich arbeitenden Presse sowie auf eine entsprechende kontinuierliche Presse für die Herstellung eines Holzwerkstoff-Formteils gerichtet.Specifically, the present invention is directed to the method mentioned at the outset for producing a wood-based material molded part in a continuously operating press and to a corresponding continuous press for producing a wood-based material molded part.
Die erfindungsgemäße Presse hat einen Pressraum, der in Gestalt eines Pressspaltes als eine im wesentlichen geschlossene Druckkammer ausgeführt ist. Vor der Wärmeübertragung in Form eines Dampfstoßes wird der im Pressspalt herrschende Prozess-Luftdruck gegenüber dem außerhalb des Pressspaltes herrschenden atmosphärischen Luftdruck mittels einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Überdrucks erhöht.The press according to the invention has a pressing chamber which is designed as a press gap as an essentially closed pressure chamber. Before the heat transfer in the form of a steam jet, the process air pressure prevailing in the press gap is increased compared to the atmospheric air pressure prevailing outside the press gap by means of a device for generating an overpressure.
Kern der vorliegenden Erfindung ist es, dass während des kontinuierlichen Pressens eine gezielte Absenkung des Prozess-Luftdruckes zur Initiierung des Dampfstoßes erfolgt. Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße kontinuierliche Presse mit einer Abdichtvorrichtung versehen, mit deren Hilfe während des Pressens der Prozess-Luftdruck gezielt absenkbar ist. Die Abdichtvorrichtung dichtet den Pressspalt der kontinuierlichen Presse beidseitig über eine Teillänge der Presse ab, wobei eine mit der Abdichtvorrichtung verbundene und die Funktion der Abdichtvorrichtung beeinflussbare Drucksteuerung vorgesehen ist. Durch eine gezielte Druckentlastung während der Presszeit erfolgt eine schlagartige Durchwärmung des Materials, wobei Zeitpunkt und Ablauf der Durchwärmung beeinflussbar sind.The essence of the present invention is that during continuous pressing, a targeted reduction in the process air pressure takes place to initiate the steam jet. For this purpose, the continuous press according to the invention is provided with a sealing device with the aid of which the process air pressure can be specifically reduced during pressing. The sealing device seals the press gap of the continuous press on both sides over a partial length of the press, with a pressure control connected to the sealing device and the function of the sealing device being able to be influenced. Through targeted pressure relief during the pressing time, the material is suddenly heated through, with the time and sequence of the heating through being able to be influenced.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Absenkung des Prozess-Luftdrucks somit mit Hilfe der Abdichtvorrichtung, welche den Pressspalt beidseitig über eine Teillänge der Presse abdichtet, wobei eine Steuerung des Prozess-Luftdrucks über die mit der Abdichtvorrichtung verbundene und die Funktion der Abdichtvorrichtung beeinflussbare Drucksteuerung erfolgt.In the method according to the invention, the reduction of the process air pressure is thus carried out with the aid of the sealing device, which seals the press gap on both sides over a partial length of the press, wherein the process air pressure is controlled via the pressure control connected to the sealing device and which can influence the function of the sealing device.
Die vorliegende Erfindung beruht auf den in
- Danach wird die in eine technologische Sackgasse führende Dampfinjektionstechnik, bei der heißer Wasserdampf unter Druck in das Formteil eingepresst wird, nicht mehr weiterverfolgt. Stattdessen erfolgt eine Rückkehr zu der ursprünglichen Dampfstoß-Technik, bei welcher der Dampfstoß selbsttätig bei Erreichen der Siedetemperatur erfolgt. Diese Dampfstoß-Technik wird in
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- After that, the steam injection technique, which leads to a technological dead end and involves injecting hot steam under pressure into the molded part, is no longer pursued. Instead, there is a return to the original steam jet technique, in which the steam jet occurs automatically when the boiling temperature is reached. This steam jet technique is used in
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Die in
Im Gegensatz zu der ursprünglichen Dampfstoß-Technik, bei dem die in das Holzwerkstoff-Formteil eingebrachte Wärmeenergie im Wesentlichen dadurch erhöht wird, dass die Menge des verwendeten Wasserdampfes vergrößert wird, gründet die in
Bei dem entstehenden Wasserdampf handelt es sich um diejenigen Feuchtigkeitsanteile der Luft, die - vorausgesetzt, dass keine trockene Luft als Prozessatmosphäre verwendet wird - ohnehin bereits in der Luft enthalten sind, als auch um den Wasserdampf, der seinen Ursprung in dem Leimwasser der Deckschichten hat.The resulting water vapor consists of the moisture content of the air that is already contained in the air - assuming that no dry air is used as the process atmosphere - as well as the water vapor that has its origin in the glue water of the covering layers.
Folgende Darstellung soll noch einmal den Unterschied zwischen der bekannten Dampfinjektionstechnik und der in
Bei der herkömmlichen Dampfinjektionstechnik ergeben sich die Partialdruckverhältnisse aus einer Kombination von (feuchter) Luft einerseits und zusätzlich in das System eingebrachtem überhitzten Wasserdampf andererseits:
In conventional steam injection technology, the partial pressure ratios result from a combination of (moist) air on the one hand and superheated steam additionally introduced into the system on the other:
Bei Erreichen der Siedetemperatur von 100°C ergibt sich der Dampfstoß aus dem in der feuchten Luft enthaltenen Wasserdampf sowie aus dem Wasserdampf, der seinen Ursprung in dem Leimwasser der Deckschichten hat, sowie aus dem zusätzlich eingebrachten überhitzten Wasserdampf.When the boiling temperature of 100°C is reached, the steam burst results from the water vapor contained in the moist air as well as from the water vapor that has its origin in the glue water of the covering layers, as well as from the additionally introduced superheated water vapor.
Bei der in
Der Dampfstoß, der sich bei Erreichen der (erhöhten) Siedetemperatur von beispielsweise 110°C ergibt, enthält deutlich weniger Feuchtigkeit und zugleich eine höhere Wärmeenergie, was zu den oben geschilderten Vorteilen führt.The steam burst that occurs when the (increased) boiling temperature of, for example, 110°C is reached contains significantly less moisture and at the same time a higher heat energy, which leads to the advantages described above.
Da der Pressvorgang unter Überdruck abläuft, ist eine Druckkammer vorgesehen, in welcher der gewünschte Überdruck herrscht. Unter dem atmosphärischen Luftdruck ist dann der außerhalb der Druckkammer in der Atmosphäre herrschende, durch das Gewicht der Luft verursachte Luftdruck zu verstehen. Unter Prozess-Luftdruck ist hingegen der Luftdruck derjenigen Umgebung zu verstehen, in welcher der Pressvorgang stattfindet. Da der Pressvorgang stets in einem Pressraum stattfindet, beispielsweise in dem zwischen Pressplatten oder -bändern angeordneten Pressspalt, ist der Prozess-Luftdruck mit anderen Worten der (zumindest) im Pressraum herrschende Luftdruck, dem das herzustellende Holzwerkstoff-Formteil ausgesetzt ist. In einer Ausführungsform der in
Die in
Ergänzend zu den obigen Erkenntnissen, wie sie in
- Während bei dem ursprünglichen Dampfstoß-Verfahren der Dampfstoß stets spontan erfolgte und auch bei der in
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- While in the original steam jet process the steam jet always occurred spontaneously and also in the
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Eine Grundidee der vorliegenden Erfindung liegt somit in einem zusätzlichen Entlastungsschritt, nämlich einer gezielten Absenkung des zuvor aufgebauten Prozess-Luftdruckes während des Pressens. Es erfolgt mit anderen Worten eine Druckentlastung vor Ende der Presszeit. Diese Druckentlastung erfolgt, je nach Anwendungsfall, entweder teilweise oder vollständig. Anders ausgedrückt kann auch nach der Druckentlastung ein erhöhter Prozess-Luftdruck vorhanden sein oder aber der Prozess-Luftdruckes entspricht wieder dem außerhalb des Pressraums herrschenden atmosphärischen Luftdruck.A basic idea of the present invention therefore lies in an additional relief step, namely a targeted reduction of the previously built-up process air pressure during pressing. In other words, pressure is relieved before the end of the pressing time. This pressure relief takes place either partially or completely, depending on the application. In other words, an increased process air pressure can also be present after the pressure relief, or the process air pressure can again correspond to the atmospheric air pressure prevailing outside the pressing chamber.
Durch diesen gezielten Druckabbau werden extrem schnelle Temperaturanstiege in dem Vlies erzielt. Dabei steigt die Innentemperatur nicht nur besonders schnell, sondern auch auf Werte, die üblicherweise nicht erreicht werden. Damit liegt einer deutlich erhöhter Energiegehalt vor. Anders ausgedrückt kann mehr Energie in die Mittelschicht der Matte eingebracht werden. Es erfolgt eine schlagartige Durchwärmung des Materials, verbunden mit einem hohen Energieeintrag, was im Ergebnis zu einer deutlichen Verkürzung der Presszeiten führt.This targeted reduction in pressure results in extremely rapid temperature increases in the fleece. The internal temperature not only rises particularly quickly, but also to values that are not usually reached. This means that there is a significantly increased energy content. In other words, more energy can be introduced into the middle layer of the mat. The material is heated through suddenly, combined with a high energy input, which results in a significant reduction in pressing times.
Dieses Prinzip wird nachfolgend genauer erläutert. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das an der Oberfläche der Matte befindliche Wasser durch den erhöhten Druck am Sieden gehindert. Dadurch können an dieser Stelle Temperaturen von deutlich über 100°C erreicht werden. Durch ein gezieltes Absenken des Prozess-Luftdruckes ist ein abrupter Anstieg der Innentemperatur der Matte zu verzeichnen, der durch den aufgrund der Druckentlastung schlagartig entstehenden Wasserdampf hervorgerufen wird. Wie bei dem Dampfstoß-Prinzip bekannt, kann sich auch hier der Wasserdampf ausschließlich in Richtung der Mitte der Matte ausbreiten, was zu sehr starken Temperaturanstiegen führt. Dabei können gegenüber allen anderen, aus dem Stand der Technik bekannten Dampfstoß-Techniken sehr viel größere Temperaturerhöhungen in äußerst kurzer Zeit gemessen werden. So wurde beispielsweise bei einem Vlies, bei dem eine Druckentlastung nach ca. 330 Minuten Presszeit erfolgte, ein Anstieg der Innentemperatur von 70°C um 47K auf 117°C innerhalb von 10 Sekunden nach der Druckentlastung gemessen.This principle is explained in more detail below. In the method according to the invention, the water on the surface of the mat is prevented from boiling by the increased pressure. This means that temperatures of well over 100°C can be reached at this point. By deliberately lowering the process air pressure, an abrupt increase in the internal temperature of the mat can be recorded, which is caused by the water vapor that is suddenly generated due to the pressure relief. As is known from the steam jet principle, the water vapor can only spread towards the middle of the mat, which leads to very strong temperature increases. In comparison to all other steam jet techniques known from the state of the art, much greater temperature increases can be measured in an extremely short time. For example, in a fleece in which the pressure was released after about 330 minutes of pressing, an increase in the internal temperature from 70°C by 47K to 117°C was measured within 10 seconds after the pressure was released.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch das gezielte Forcieren des Dampfstoßes der Zeitpunkt des Dampfstoßes, d. h. der Zeitpunkt, zu dem die Energie in die Mittelschicht der Matte geschickt wird, optimal gewählt werden kann. Im Ergebnis führt dies zu einer nochmaligen Verkürzung der Presszeit.A significant advantage of the present invention is that the targeted forcing of the steam jet allows the timing of the steam jet, i.e. the time at which the energy is sent to the middle layer of the mat, to be optimally selected. As a result, this leads to a further reduction in the pressing time.
Eine optimale Wahl des Zeitpunktes des Dampfstoßes bedeutet, dass der Zeitpunkt der Druckentlastung so gewählt wird, dass die verbleibende Restzeit, die das Vlies in der Presse verbleibt, gerade noch ausreicht, um das Holzwerkstoff-Formteil auszuhärten, d. h. die chemischen Bindungen zumindest so weit zu stabilisieren, dass das Holzwerkstoff-Formteil beim Öffnen der Presse nicht platzt (delaminiert).An optimal choice of the timing of the steam burst means that the time of pressure release is chosen so that the remaining time that the fleece remains in the press is just enough to harden the wood-based material molded part, i.e. to stabilize the chemical bonds at least to such an extent that the wood-based material molded part does not burst (delaminate) when the press is opened.
Zugleich bedeutet ein Forcieren des Dampfstoßes durch eine beeinflussbare Druckentlastung, dass die Stärke des Dampfstoßes gezielt beeinflusst werden kann. Anders ausgedrückt kann durch die Art und Weise, wie die Druckentlastung durchgeführt wird, beeinflusst werden, mit welcher Geschwindigkeit der Dampfstoß in Richtung Mittelschicht strömt. Dies kann geregelt werden durch ein definiertes Absenken des Prozessdruckes. Lässt man beispielsweise den Prozess-Luftdruck spontan auf 1 bar zusammenbrechen, wird der Dampfstoß vehement ausfallen. Wird der Druck innerhalb eines Zeitraums von beispielsweise einigen Sekunden abgebaut, ist dies für die Struktur der des Formteils schonender. Eine zu schnelle Druckentlastung, die möglicherweise zu einer Schädigung der Struktur der Holzmatrix führen könnte, wird somit vermieden. Mit anderen Worten kann ein verzögertes Absenken des Prozess-Luftdruckes die Struktur des herzustellenden Holzwerkstoff-Formteils schonen. Daher ist es von Vorteil, wenn eine Drucksteuerung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Abdichtvorrichtung derart beeinflussbar ist, dass der Druck im Pressenraum gezielt verändert werden kann.At the same time, forcing the steam jet through an adjustable pressure relief means that the strength of the steam jet can be specifically influenced. In other words, the way in which the pressure relief is carried out can influence the speed at which the steam jet flows towards the middle layer. This can be regulated by a defined reduction in the process pressure. If, for example, the process air pressure is allowed to collapse spontaneously to 1 bar, the steam jet will be violent. If the pressure is reduced within a period of a few seconds, for example, this is gentler on the structure of the molded part. This avoids too rapid a pressure relief, which could potentially damage the structure of the wood matrix. In other words, a delayed reduction in the process air pressure can protect the structure of the wood-based molded part to be produced. It is therefore advantageous if a pressure control is provided with the aid of which the sealing device can be influenced in such a way that the pressure in the press chamber can be changed in a targeted manner.
Aber auch ein beschleunigtes Absenken des Prozess-Luftdruckes durch ein zusätzliches Anlegen von Vakuum und damit ein Erhöhen des Druckgefälles ist möglich und kann in bestimmten Anwendungsfällen sinnvoll sein. So wäre es beispielsweise zur Erhöhung der Druckdifferenz denkbar, am Pressenmaul einen Überdruck und am Pressenausgang ein Vakuum anzulegen. Durch das Anlegen eines Unterdruckes wird der Wasserdampf aus dem Holzwerkstoff-Formteil dann förmlich herausgesaugt.But an accelerated reduction in the process air pressure by additionally applying a vacuum and thus increasing the pressure gradient is also possible and can be useful in certain applications. For example, to increase the pressure difference, it would be conceivable to apply an overpressure at the press mouth and a vacuum at the press outlet. By applying a negative pressure, the water vapor is then literally sucked out of the wood-based molded part.
Bei den bisher bekannten Verfahren musste mit mehr oder weniger langen Prozesszeiten gerechnet werden, die kaum zu beeinflussen waren. Eine Steuerung bzw. Regelung des Verfahrens war gar nicht bzw. nur teilweise möglich. Mit der vorliegenden Erfindung ist eine erweiterte Prozessbeherrschung und -steuerung möglich. Während bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren als einziger Parameter der Prozess-Luftdruck veränderbar war, ist bei der vorliegenden Erfindung neben diesem Prozess-Luftdruck zusätzlich auch der Zeitpunkt des Druckabbaus („Druckentlastung“) und die Geschwindigkeit des Druckabbaus beeinflussbar. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Art und Weise auf die Materialstruktur der erzeugten Holzwerkstoff-Formteile und damit vor allem auf deren Festigkeitseigenschaften Einfluss nehmen.With the previously known processes, more or less long process times had to be expected that were hardly controllable. Controlling or regulating the process was not possible at all or only partially possible. With the present invention, an extended process control and regulation is possible. While with the processes known from the prior art the only parameter that could be changed was the process air pressure, with the present invention, in addition to this process air pressure, the time of the pressure reduction ("pressure relief") and the speed of the pressure reduction can also be influenced. This makes it possible to influence the material structure of the wood-based molded parts produced in an advantageous manner and thus above all their strength properties.
Ebenso wie dem in
Wie das in
Je nachdem, welche Art von Holzwerkstoff-Formteilen hergestellt werden soll, handelt es sich bei dem Holzwerkstoffgrundmaterial um Späne, Fasern, Stands usw. Als wärmehärtbare Bindemittel können beispielsweise Harnstoff-, Melamin- oder Phenolharze bzw. Mischungen daraus oder Mischungen dieser Harze mit polymeren Diisocyanaten (PMDI) oder mit natürlichen Bindemitteln, wie Tannin- und/oder Ligninharzen zum Einsatz kommen.Depending on the type of wood-based molded parts to be produced, the wood-based material base material is chips, fibers, stands, etc. Urea, melamine or phenolic resins or mixtures thereof or mixtures of these resins with polymeric diisocyanates (PMDI) or with natural binders such as tannin and/or lignin resins can be used as thermosetting binders.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in der einzigen Figur anhand einer kontinuierlich arbeitenden Etagenpresse näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail below in the single figure using a continuously operating multi-stage press.
Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.All figures show the invention only schematically and with its essential components. The same reference symbols correspond to elements with the same or comparable function.
Bei der Herstellung einer Spanplatte 3 werden in einem ersten Verfahrensschritt zuerst Holz, Holzreste, Holzformteile etc. zerspant, d. h. es wird durch geeignete Zerkleinerungsverfahren unter Anwendung von Messerringzerspanern, Langholzzerspanern etc. die gewünschte optimale Spanform hergestellt. In einem zweiten Verfahrensschritt werden die so erzeugten Späne getrocknet, bis Endfeuchten im Bereich von 0,5-2% erreicht sind. Anschließend werden die Späne fraktioniert, d. h. in Siebfraktionen aufgeteilt. Danach erfolgt die separate Beleimung der sog. „Deck- und Mittelschichtspäne“ mit wärmehärtbaren Harzen, vornehmlich Harnstoff-, Melamin- oder Phenolharzen bzw. Mischungen daraus bzw. mit polymeren Diisocyanaten (PMDI) oder auch mit natürlichen Bindemitteln wie Tannin- und/oder Ligninharzen. Nach Zerspanung, Trocknung und Beleimung erfolgt als vierter Verfahrensschritt die Streuung der beleimten Späne mittels Wind- oder Wurfstreuung, durch welche eine sogenannte „Spanmatte“ 4 bzw. ein „Spanvlies“ erzeugt wird. Über die Vlieshöhe betrachtet sind oben und unten vornehmlich die kleineren bzw. feineren Deckschichtspäne angeordnet, während sich die gröberen Mittelschichtspäne vornehmlich in der Mitte der Spanmatte 4 wiederfinden. In dieser Anordnung wird die beleimte Spanmatte 4 nun einer Presse 10 zugeführt, in welcher durch gleichzeitige Einwirkung von Hitze und Druck ein Komprimieren der Spanmatte 4 bis zur endgültigen gewünschten Spanplattendicke erfolgt bei gleichzeitigem Aushärten des wärmehärtbaren Bindemittels.When producing a
Die chemische Reaktivitäten der in der Deck- und Mittelschicht eingesetzten Bindemittel (UF, MF, PF, MUF, PMDI etc.) müssen dabei auf die Erfordernisse der Verdichtungsreaktionen abgestimmt sein. Umgekehrt muss auch der Feuchtigkeitshaushalt der gerade entstehenden Spanplatte genau so bemessen sein, dass eine optimale Aushärtungsreaktion in Deck- und Mittelschicht erfolgen kann und die Spanplatte 3 nicht in dem Moment, wenn sie die Presse 10 verlässt und der äußere Pressdruck somit wegfällt, durch zu hohen inneren Dampfdruck delaminiert, d. h. zerplatzt. Die Dauer der Presszeit wird dabei in erster Linie davon beeinflusst, wie schnell das Bindemittel aushärtet.The chemical reactivities of the binding agents used in the top and middle layers (UF, MF, PF, MUF, PMDI etc.) must be tailored to the requirements of the compaction reactions. Conversely, the moisture content of the chipboard being produced must be precisely measured to ensure optimum curing. reaction can take place in the top and middle layers and the
Bei der Presse handelt es sich um eine kontinuierliche Etagenpresse 10 mit einem umlaufenden Pressband 12, aufweisend ein Ober- und ein Unterband. Die Pressbreite beträgt beispielsweise 2,20 m.The press is a continuous
Wenn das großvolumige Vlies in Gestalt einer zunächst beispielsweise 100 bis 120 mm dicken Spanmatte 4 der Presse 10 zugeführt wird, erfolgt während des sogenannten „Vorpressens“ zunächst eine Kompression. Die Matte 4 wird dabei durch das Pressenmaul auf ihre Enddicke von beispielsweise 22 mm verdichtet. Die Pressbackentemperatur während des „Vorpressens“ beträgt beispielsweise 250°C. Nach einer Vorwärmphase von beispielsweise 80 Sekunden beträgt die Temperatur des Wassers in den Deckschichten der Matte 4 im Anschluss an das „Vorpressen“ z. B. 70 bis 80°C. Anschließend wird die Presse 10 abgedichtet. Dabei dient der Pressspalt 5 wiederum als Druckkammer.When the large-volume fleece is fed to the
Zur Abdichtung der Presse 10 muss lediglich das Pressenmaul und der Pressspalt 5 abgedichtet werden. Eine Abdichtung der gesamten Presse 10 ist nicht erforderlich. Der Pressspalt 5 kann mit Hilfe einer einfachen Druckdichtung bzw. Anpressdichtung abgedichtet werden. Es erfolgt hierzu eine seitliche Abdichtung des Pressspaltes 5 durch zu beiden Seiten der Presse 10 seitlich angebrachte Abdichtvorrichtungen. Der konstruktive Aufwand wird dadurch verringert, wenn jeder Seite der Presse 10 eine separate Abdichtvorrichtung zugeordnet ist.To seal the
Bei einer solchen Abdichtvorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine umlaufende, segmentiert Druckkette 19 oder um ein umlaufendes Druckband, welche eine Seite der Presse 10 abdichtet. Eine solche Druckkette 19 besteht aus aneinandergereihten Gliedern. Die Druckkette 19 bzw. das Druckband setzt dabei sowohl am Oberband, als auch am Unterband an und drückt zwischen den Bändern gegen die seitlichen Schmalflächen der Matte 4. Die Druckkette 19 bzw. das Druckband besteht dabei beispielsweise aus einem temperaturstabilen Hartgummi-Material.Such a sealing device is, for example, a rotating,
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die bereits durch das „Vorpressens“ erfolgte Komprimierung der Matte 4 genutzt. Es kann dann sogar notwendig sein, während des „Vorpressens“ oder im Anschluss daran und vor dem Anlegen einer Abdichtvorrichtung, Luft aus dem Pressraum abzulassen, um einen übermäßigen Druckanstieg zu verhindern. In a particular embodiment of the invention, the compression of the
Das Abdichten des Pressspaltes 5 erfolgt jedoch üblicherweise erst nach dem „Vorpressen“, also nachdem die Matte 4 ihre Enddicke erreicht hat, bzw. im unmittelbaren Anschluss daran. Erst an dieser entsprechenden Position der Presse 10 tritt die Abdichtvorrichtung in Betrieb, werden also beispielsweise die Druckketten 19 an die Seiten der Presse 10 angelegt. Diese Position befindet sich in der Regel relativ weit vorn, d. h. die Druckkette 19 setzt möglichst beginnend mit dem Pressenmaul an. Die Abdichtung zum Pressenmaul hin erfolgt vorzugsweise ohne einen weiteren konstruktiven Aufwand, allein aufgrund der Existenz der sich dort befindenden, bereits gepressten, bzw. gerade zugeführten Matte 4.However, the sealing of the
Die Abdichtvorrichtungen 19 erstrecken sich zu beiden Seiten der Presse 10 in Richtung des Pressenausgangs. Sie reichen jedoch nicht bis zum Ende der Presse 10, sondern endet vorher. Dadurch wird der Zeitpunkt der Druckentlastung festgelegt.The sealing
Während derjenigen Presszeit, in der die Druckkette 19 den Pressspalt 5 abdichtet, erfolgt gesteuert ein weiterer Anstieg von Temperatur und Druck bis zu den gewünschten Zielwerten, oder diese Werte sind bereits erreicht und werden nur noch konstant gehalten. Vor Ablauf der Presszeit erfolgt dann eine Entlastung des aufgebauten Druckes. Hierzu öffnet man die Seitenflächen der Matte 4, indem die Druckkette 19 entfernt wird. Dies wird vorteilhafterweise gezielt, schrittweise und unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Drucksteuerung bewerkstelligt. Sodann findet mehr oder weniger schlagartig der gewünschte Dampfstoß statt. Genauer gesagt ergibt sich bei einem Prozess-Luftdruck von beispielsweise 3 bar eine Temperatur von beispielsweise 115°C bis 123°C in der Deckschicht der Matte 4. Findet dann erfindungsgemäß eine Entlastung (Entspannung) statt, weil die Druckkette 19 nicht mehr an den Seiten der Presse 10 anliegt, dann kann Luft aus der porösen Mittelschicht nach außen entweichen. Mit der Druckentlastung verdampft das Wasser aus den Deckschichten der Matte 4. Es entsteht schlagartig sehr viel Wasserstoff, der sich in die Mittelschicht hineinbewegt („forcierter Dampfstoß“). In der Mittelschicht angekommen, kondensiert der Wasserdampf wieder. Dadurch wird so viel Wärme in die Mittelschicht eingebracht, dass dort die Temperatur (Platteninnentemperatur) sehr schnell stark ansteigt. Es kommt zu einem schlagartigen Durchwärmen der Matte 4. Dies führt zu einem im Vergleich zu der bisherigen Technik sehr viel schnelleren Aushärten. Chemische Reaktionen laufen schneller ab. Dadurch verkürzen sich die Presszeiten. Die Geschwindigkeit der Presse kann je nach Ausführung um 15% oder mehr erhöht werden.During the pressing time in which the
Es kann vorgesehen sein, die Presse 10 zunächst ganz normal zu betreiben, bis die gewünschte Vorschubgeschwindigkeit erreicht ist, z. B. 4 Sekunden pro Millimeter Plattendicke. Ist dies der Fall, wird unter Einsatz der entsprechenden Drucksteuerung die erfindungsgemäße Abdichtung, beispielsweise in Form der Druckketten 19, „zugeschaltet“. Die genauen Positionen, an denen die Druckketten 19 angelegt bzw. wieder entfernt werden, können je nach Pressenanlage und Betriebsbedingungen variieren. Vorzugsweise ist die Presse 10 derart ausgebildet, dass eine variable Positionierung der Abdichtvorrichtung möglich ist. Liegt die Abdichtvorrichtung an, kann die Vorschubgeschwindigkeit erhöht werden, beispielsweise auf 3 Sekunden pro Millimeter Plattendicke.It can be provided that the
Um die beschriebene Funktionalität zu erreichen, ist es vorzugsweise vorgesehen, die Druckkette 19 segmentiert auszubilden. Diese Segmentierung der Druckkette 19 ist demnach vorteilhafterweise nicht nur so ausgebildet, dass sie eine Umlenkung der Druckkette und damit eine vergleichsweise einfache Handhabung erlaubt. Vielmehr erlaubt eine entsprechend Ausgestaltung der Druckkette 19 auch ein örtlich variables Anlegen und Abheben der Kette. Mit anderen Worten ist die Abdichtvorrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass sowohl diejenige Stelle an der Seite der Presse 10, an der die Abdichtvorrichtung angelegt wird, ein Abdichten also beginnt, als auch diejenige Stelle, an der die Abdichtvorrichtung wieder abgenommen wird, das Abdichten also aufgehoben wird, variabel, insbesondere frei wählbar ist.In order to achieve the functionality described, it is preferably provided that the
Alle in der Beschreibung, der Figur und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features presented in the description, the figure and the following claims can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 33
- Spanplattechipboard
- 44
- Spanmattechipboard mat
- 55
- Pressspaltpress nip
- 1010
- Pressepress
- 1212
- Pressbandpress belt
- 1919
- Druckkettepressure chain
Claims (7)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102012001293A1 DE102012001293A1 (en) | 2013-07-25 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3233241A1 (en) | 1981-10-13 | 1983-04-28 | Günter Hans 1000 Berlin Kiss | METHOD FOR PRESSING MOLDED PARTS FROM BINDER-CONTAINING ORGANIC FIBER MATS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD |
DE102008026258A1 (en) | 2008-06-02 | 2009-12-03 | Pfleiderer Ag | Process for producing a Holzwerksoff molding |
-
2012
- 2012-01-25 DE DE102012001293.4A patent/DE102012001293B4/en active Active
Patent Citations (2)
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