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Dokumentenidentifikation DE102006012521B3 18.10.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten, aus lignocellulosehaltigen Fasern
Anmelder Glunz AG, 49716 Meppen, DE
Erfinder Stahl, Wolfgang, Dr., 49716 Meppen, DE
Vertreter Rehberg Hüppe + Partner, 37073 Göttingen
DE-Anmeldedatum 18.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006012521
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse B27N 1/00(2006.01)A, F, I, 20060318, B, H, DE
Zusammenfassung Bei der Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten, aus Lignocellulose haltigen Fasern werden die Fasern aus einem Ausgangsmaterial (2) feucht aufgeschlossen und durch ein Blasrohr (8) einem Trockner (11) zugeführt. Vor dem Trockner (11) wird Wasserdampf (16) von den Fasern abgetrennt. Dazu wird ein Teil (16) des Wasserdampfs von den Fasern durch einen porösen Teilbereich einer Wandung des Blasrohrs (8) abgelassen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten, aus Lignocellulose haltigen Fasern, wobei die Fasern aus einem Ausgangsmaterial feucht aufgeschlossen und durch ein Blasrohr einem Trockner zugeführt werden und wobei vor dem Trocknen Wasserdampf von den Fasern abgetrennt wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten, aus Lignocellulose haltigen Fasern, mit einem Blasrohr, durch den die feucht aufgeschlossenen Fasern einem Trockner zugeführt werden, und mit einer Abtrenneinrichtung, um Wasserdampf vor dem Trockner von den Fasern abzutrennen.

STAND DER TECHNIK

Ein Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von mitteldichten Faserplatten (MDF). Bei der üblichen Herstellung von MDF werden Holzhackschnitzel unter Druck feucht zerfasert und dann durch Entspannung des Drucks in ein Blasrohr hinein vereinzelt. Sich bei der Entspannung des Drucks aus der Feuchtigkeit bildender Wasserdampf dient dann zur Förderung der Fasern durch das Blasrohr bis zu einem Trockner. Noch vor dem Trockner kann innerhalb des Blasrohrs eine Beleimung der Fasern mit einem Bindemittel erfolgen. Nach dem Trockner wird aus den Fasern eine Fasermatte geformt, die anschließend zu den gewünschten Platten unter Einwirkung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur und unter Aushärtung des Bindemittels verpresst wird.

Der Nachteil dieses weithin eingesetzten Verfahrens besteht darin, dass der Strom des Wasserdampfs durch das Blasrohr ungenutzt in den Trockner eintritt und dort sogar den Energieaufwand für die Einstellung der Fasern auf eine gewünschte reduzierte Faserfeuchte erhöht. Es ist daher grundsätzlich bekannt, einen Teil des Wasserdampfs vor dem Trockner von den Fasern abzutrennen, um die in dem Wasserdampf inne wohnende Energie zumindest teilweise zurück zu gewinnen und um den Trockner weniger stark mit Feuchtigkeit zu belasten. Hierzu werden zyklonartige Einreichungen eingesetzt, wie dies beispielsweise in der WO 02/29342 A1 beschrieben ist, um den leichteren Wasserdampf von den schwereren Fasern abzutrennen. Allerdings wird in der WO 02/29342 A1 auch bereits das mit diesen Einrichtungen verbundene Problem von Störungen aufgrund einer Ablagerung von Fasern an den verwendeten Einrichtungen angesprochen. Diese sind insbesondere dann störanfällig, wenn Wasserdampf von im Blasrohr beleimten Fasern abgeschieden wird. Zudem ist der bauliche Aufwand für die hierzu verwendeten zyklonartigen Einrichtungen sehr groß.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, bei denen mit geringem baulichen Aufwand und mit geringer Störanfälligkeit ein signifikanter Anteil des Wasserdampfs von den Fasern vor deren Trocknung in dem Trockner abgeschieden werden kann.

LÖSUNG

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 6 bzw. 8 bis 12 beschrieben.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bei der Erfindung wird ein Teil des Wasserdampfs von den Fasern durch einen porösen Teilbereich einer Wandung des Blasrohrs abgelassen. Dazu wird der in dem Blasrohr vorhandene Überdruck ausgenutzt. Dennoch kann auch der abgelassene Teil des Wasserdampfs noch einen so hohen Überdruck aufweisen, dass er direkt im Rahmen der Herstellung von Formkörpern aus Lignocellulose haltigen Fasern eingesetzt werden kann. Für die Durchführung des neuen Verfahrens muss die Wandung des Blasrohrs nur einen porösen Teilbereich umfassen, durch den der Wasserdampf aus dem Blasrohr austreten kann. Darüber hinaus muss nur noch ein Rohrsystem zum Abführen und Verwenden des abgelassenen Wasserdampfs installiert werden.

Trotzdem ist es bei dem neuen Verfahren möglich, bis zu einem Fünftel des Wasserdampfs in dem Blasrohr abzulassen. Typischerweise wird das neue Verfahren genutzt, um von 5 bis 15% des Wasserdampfs in dem Blasrohr abzulassen. Bereits hierdurch werden erhebliche Einsparungen an Energie im Bereich des Trockners erzielt. Zusätzlich wird die in dem abgelassenen Wasserdampf enthaltene Energie nutzbar gemacht.

Vorzugsweise wird bei dem neuen Verfahren der Wasserdampf vor einer Beleimung der Fasern in dem Blasrohr abgelassen, um eine Verstopfung des porösen Teilbereichs der Wandung des Blasrohrs, durch den der Wasserdampf abgelassen wird, mit Bindemittel zu vermeiden. Einer Verstopfung des porösen Teilbereichs durch die Fasern selbst kann durch eine geringe Porengröße des porösen Teilbereichs vorgebaut werden.

Eine Einsatzmöglichkeit des abgelassenen Wasserdampfs ist die Vorerwärmung des Ausgangsmaterials vor dessen Aufschluss in die Fasern. Hier wird bereits im Stand der Technik typischerweise Wasserdampf unter leicht erhöhtem Druck eingesetzt, der bislang aber neu erzeugt wird.

Falls bei dem neuen Verfahren trotz einer kleinen Porengröße des porösen Teilbereichs Verstopfungen des porösen Teilbereichs auftreten, können diese durch eine Gegendruckbeaufschlagung des porösen Teilbereichs in Intervallen beseitigt werden. Wenn dabei unterschiedliche Abschnitte des porösen Teilbereichs der Wandung zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit einem Gegendruck von außen beaufschlagt werden, steht immer zumindest einer der Abschnitte für den Abzug von Wasserdampf aus dem Blasrohr zur Verfügung, und es können auch über einen Wechsel der Rückspülung zwischen den Abschnitten im Wesentlichen konstante Strömungsverhältnisse in dem Blasrohr aufrechterhalten werden.

Bei der neuen Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens kann der poröse Teilbereich des Blasrohrs durch einen Keramikfilter ausgebildet sein, der insbesondere vor einer Beleimungsstation für die Fasern in dem Blasrohr angeordnet ist. Von einer an den Keramikfilter angrenzenden Aufnahmeleitung für den austretenden Wasserdampf kann eine Rückführung bis zu einer Vorerwärmungsstation für das Ausgangsmaterial der Fasern vorgesehen sein, in der der abgelassene Wasserdampf unter einem mäßigen Überdruck von typischerweise etwa 0,3 MPa aufgenommen wird.

An der Aufnahmeleitung für den Wasserdampf können die für eine Rückspülung des Filters durch Aufbringung eines Gegendrucks notwendigen Ventile angeordnet sein. Dabei kann der Bereich des Keramikfilters in Abschnitte unterteilt sein, die getrennt voneinander und damit wechselweise zurück gespült werden können. Es können auch mehrere Keramikfilter zum wechselweisen Rückspülen und Abziehen von Wasser aus dem Blasrohr vorgesehen sein.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.

1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau und die Funktion einer Vorrichtung zur Aufbereitung von Fasern zur Verwendung bei der Durchführung des neuen Verfahrens, beispielsweise im Rahmen der Herstellung von MDF, und

2 zeigt eine Abtrenneinrichtung zum Abziehen von Wasserdampf aus dem Blasrohr der Vorrichtung gemäß 1 als Detail von 1.

FIGURENBESCHREIBUNG

Die in 1 skizzierte Vorrichtung 1 dient zum Aufschließen und Aufbereiten von Lignocellulose haltigen Fasern aus einem Ausgangsmaterial 2 beispielsweise in der Form von Holzhackschnitzeln. Das Ausgangsmaterial 2 wird in einem Vorlagebehälter 3 angewärmt und angefeuchtet. Hierzu wird dem Vorlagebehälter von unten Wasserdampf 4 zugeführt. Aus dem Vorlagebehälter 3 wird das angewärmte Ausgangsmaterial 2 über eine Stoffschnecke 5 einem unter Druck stehenden Kocher 6 zugeführt. Wärmeenergie wird dem Kocher 6 in Form von Wasserdampf 4 zugeführt. Das derart aufbereitete Ausgangsmaterial 2 wird in einem Defibrator 7 feucht zerfasert und dann in ein Blasrohr 8 abgegeben. Dabei wird zur Vereinzelung der Faser der zuvor ab dem Kocher 6 aufgebaute Druck entspannt, so dass durch das Blasrohr 8 eine Suspension aus Wasserdampf und Fasern strömt. In einer Beleimstation 9 werden die Fasern in dem Blasrohr 8 mit Bindemittel 10 besprüht, um sie zu beleimen. Die beleimten Fasern gelangen mit dem Wasserdampf in einen Trockner 11, in dem sie mit zuvor angewärmter Luft 12 auf eine gewünschte Faserfeuchte eingestellt werden. Anschließend werden die überschüssige Luft angereichert mit dem überschüssigen Wasserdampf in einem Zyklon 13 abgeschieden, und die Fasern gelangen in einen Faserbehälter 14, aus dem heraus sie weiter verarbeitet werden, um unter Einsatz von erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck Formkörper, insbesondere Platten, aus ihnen auszubilden.

Die Besonderheit des in 1 skizzierten Verfahrens zur Aufbereitung von Fasern ist es, dass vor der Beleimstation 9 eine Abtrenneinrichtung 15 an dem Blasrohr 8 vorgesehen ist, um einen Teil 16 des Wasserdampfs aus dem Blasrohr 8 abzulassen, um ihn im Bereich der Vorbereitung des Ausgangsmaterials 2 wieder einzusetzen und um eine Belastung des Trockners 11 mit diesem Teil 16 Wasserdampfs zu vermeiden. Die Abtrenneinrichtung 15, die relativ weit am Anfang des Blasrohrs 8 angeordnet ist, wo in dem Blasrohr 8 ein vergleichsweise großer Überdruck herrscht, ist in 2 näher skizziert. Als wesentliches Bauteil umfasst die Abtrenneinrichtung 15 einen Keramikfilter 17, der einen porösen Teilbereich 18 der Wandung 19 des Blasrohrs 8 ausbildet. Durch den Innenraum des Keramikfilters 17 strömt der unter Überdruck stehende Wasserdampf zusammen mit den von ihm geförderten Fasern. Ein Anteil des Wasserdampfs in der Größenordnung von 10% seines Gesamtvolumens wird dabei durch den Keramikfilter 17 hindurchgedrückt und gelangt auf dessen Rückseite in eine Aufnahmeleitung 20. Von der Aufnahmeleitung 20 gelangt der Wasserdampf 16 über ein Ventil 21 zurück zum Aufschluss des Ausgangsmaterials in die Fasern. Ein weiteres zu der Abführleitung 20 führendes Ventil 22 ist zum Rückspülen des Keramikfilters 17 vorgesehen, indem die Anschlussleitung 20 über das Ventil 22 mit einer Druckleitung 22 verbunden wird, die den Keramikfilter 17 von außen mit einem höheren Druck beaufschlagt, als er im Inneren des Blasrohrs 8 herrscht. Hierdurch werden Fasern und Faserteilchen, die in die feinen Poren des Keramikfilters 17 eingetreten sind, wieder aus diesem heraus geblasen, um den Keramikfilter 17 zu regenerieren. Eine typische Porengröße des Keramikfilters 17 liegt bei 5 &mgr;m. Die typische Holzfasergröße in dem Blasrohr 8 liegt zwischen 10 &mgr;m und 3000 &mgr;m. Die Gefahr einer Verstopfung des Keramikfilters 17 ist daher nur gering und kann durch eine regelmäßige Gegendruckbeaufschlagung praktisch auf null reduziert werden. Gleichzeitig ist der Keramikfilter, wenn er aus einem solchen Material ausgebildet wird, wie es beispielsweise derzeit bei Keramikfiltern zur Reinigung von Rauchgasen in Steinkohlekraftwerken Verwendung findet, sowohl extrem hitze- als auch feuchtebeständig. So sind sehr lange Lebensdauern des Keramikfilters zu erwarten. Der apparative Aufwand, der für die Rückgewinnung von ungefähr 10% des durch das Blasrohr abströmenden Wasserdampfs betrieben wird, ist damit insgesamt nur gering. Eine Rückgewinnung von 10% des Wasserdampfs unter einem soweit erhöhten Druck, der eine unmittelbare Wiederverwendung ermöglicht, bedeutet aber bereits eine erhebliche Einsparung bei der Gesamtenergiebilanz. Gleichzeitig wird der Trockner bei der Trocknung der Fasern auf eine gewünschte Faserfeuchte ebenfalls signifikant entlastet.

1
Vorrichtung
2
Ausgangsmaterial
3
Vorlagebehälter
4
Wasserdampf
5
Stoffschnecke
6
Kocher
7
Defibrator
8
Blasrohr
9
Beleimungsstation
10
Bindemittel
11
Trockner
12
Luft
13
Zyklon
14
Faserbehälter
15
Abtrenneinrichtung
16
Teil des Wasserdampfs
17
Keramikfilter
18
Teilbereich
19
Wandung
20
Auffangleitung
21
Ventil
22
Ventil
23
Druckleitung


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten aus Lignocellulose haltigen Fasern, wobei die Fasern aus einem Ausgangsmaterial feucht aufgeschlossen und durch ein Blasrohr einem Trockner zugeführt werden und wobei vor dem Trockner Wasserdampf von den Fasern abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (16) des Wasserdampfs von den Fasern durch einen porösen Teilbereich (18) einer Wandung (19) des Blasrohrs (9) abgelassen wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 5 bis 15% des gesamten Wasserdampfs in dem Blasrohr (8) durch den porösen Teilbereich (18) abgelassen werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf (16) vor einer Beleimung der Fasern in dem Blasrohr (8) abgelassen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der abgelassene Wasserdampf (16) zur Vorerwärmung des Ausgangsmaterials (2) vor dem Aufschluss der Fasern verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Teilbereich (18) der Wandung (19) in Intervallen mit einem Gegendruck von außen beaufschlagt wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Abschnitte des porösen Teilbereichs (18) der Wandung (19) zu unterschiedlichen Zeiten mit dem Gegendruck von außen beaufschlagt werden. Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten, aus Lignocellulose haltigen Fasern, mit einem Blasrohr, durch das die feucht aufgeschlossenen Fasern einem Trockner zugeführt werden, und mit einer Abtrenneinrichtung, um Wasserdampf vor dem Trockner von den Fasern abzutrennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrenneinrichtung (15) einen porösen Teilbereich (18) der Wandung (19) des Blasrohrs (8) umfasst, um über diesen Teilbereich (18) einen Teil (16) des Wasserdampfs aus dem Blasrohr (8) abzuziehen. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Teilbereich (18) der Wandung (19) durch einen Keramikfilter (17) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Teilbereich der Wandung (19) vor einer Beleimungsstation (10) in dem Blasrohr (8) vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Abtrenneinrichtung (15) eine Rückführleitung für den Wasserdampf (16) zu Aufschlusseinrichtungen für das Ausgangsmaterial (2) führt, in der der Wasserdampf unter Druck steht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückspüleinrichtung für den porösen Teilbereich (18) des Blasrohrs (8) vorgesehen ist, um diesen mit einem Gegendruck zu beaufschlagen. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Teilbereich (18) in Abschnitte unterteilt ist, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit dem Gegendruck beaufschlagbar sind.






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