B E S C H R E I B U N G
Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen eines Stoffes auf zur Herstellung von Faserplatten vorgesehene, getrocknete Fasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Stoffes auf zur Herstellung von Faserplatten vorgesehene, getrocknete Fasern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14. Die Fasern sind vorzugsweise aus lignozellulose- und/oder zellulosehaltigen Materialien. Bei den Faserplatten handelt es sich um leichte, mitteldichte oder hochdichte Faserplatten.
Es ist üblich, Fasern, die zur Herstellung von MDF- oder HDF-Platten vorgese- hen sind, im nassen Zustand zu beleimen. Mit dieser sogenannten Blow-Iine- Beleimung wird das Bindemittel in ein im Eingangsbereich des Rohrtrockners endendes Blasrohr hinter einem Refiner auf die nassen, noch heißen Fasern gesprüht. Anschließend werden die Fasern getrocknet. Die Blow-Iine-Belei- mung ermöglicht eine gleichmäßige Faserbeleimung und damit eine Vermei- düng von Klumpenbildung durch Fasern und Leim. Ein wesentlicher Nachteil der Blow-Iine-Beleimung liegt jedoch in einem relativ hohen Leimverbrauch (siehe z.B.: Buchholzer, P., „Leimverlusten auf der Spür", S. 22 - 24, MDF-Ma- gazin 1999). Der erhöhte Verbrauch an Leim ist dadurch verursacht, dass ein Teil der Reaktivität des Leims während des Trocknungsprozesses der Fasern aufgrund der hohen Temperaturen verloren geht. So ist in dem Trocknersystem die Emission von Formaldehyd, das aus dem Leim herrührt, erheblich, wodurch eine aufwendige Schadstoffrninimierung erforderlich ist.
Die Nachteile der Blow-Iine-Beleimung können durch eine Beleimung der Fa- sern im.trockenen Zustand vermieden werden. So ist bekannt, getrocknete Fasern in einem Mischer zu beleimen. Die Trockenbeleimung von Fasern in Mischern weist jedoch den Nachteil auf, dass Faseragglomerate und -verfilzungen entstehen, die zu einer ungleichmäßigen Faserbeleimung und einer uner-
wünschten Ausbildung von Leimflecken in den Plattenoberflächen führen (siehe a.a.O.). Eine Trockenbeleimungsmaschine, bei der Mischwerkzeuge vorgesehen sein können, ist z.B. in der EP 0 744 259 B1 beschrieben.
Aus der EP 0 728 562 A2 ist ein Verfahren zur Trockenbeleimung von Fasern bekannt, bei dem in einer pneumatischen Förderleitung durch Erzeugung einer hohen Turbulenz eine Auflockerung des Faserstromes aufgrund reduzierter Strömungsgeschwindigkeit erfolgt und die Fasern in dieser Auflockerungszone durch Besprühen benetzt werden.
In der DE 199 30 800 A1 ist ein Verfahren zur Trockenbeleimung von Fasern beschrieben, bei dem die Beleimung in einem Endabschnitt eines Rohrtrockners erfolgt. Über dieses Verfahren liegen u.E. noch keine Erfahrungen aus einer industriellen Erprobung vor. Nachteilig erscheint bei diesem Verfahren, dass ein sehr hoher Heißgas- und Wasserdampfanteil zusammen mit den Fasern die Beleimungszone durchlaufen muss, da es zwingend notwendig ist, dass der Leim beim Eindüsen in die Beleimungszone auf kleinste Teilchen zerstäubt wird. Bei diesem hohen Heißgas- und Wasserdampfanteil, der bei dem Verfahren unmittelbar nach dem Beleimungsprozess mittels eines Zyklons von den Fasern getrennt wird, ist anzunehmen, dass ein Teil des Leims mit dem Heißgas und dem Wasserdampf aus dem Fasergemisch in die Atmosphäre entweicht. Weiterhin können bei diesem bekannten Verfahren Probleme in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Beleimung angesichts der erzeugten, dem Zufall unterworfenen Luftturbulenzen gegeben sein. Ferner erscheint es bei diesem Verfahren schwierig, die Trocknungsfeuchte der Fasern innerhalb der für den weiteren Prozess sehr wichtigen Toleranzen von +/- 0,5 % des Soli- wertes unter Kontrolle zu halten.
Aus der DE 29 13 081 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Belei- men von Holzspänen bekannt, wobei das Beleimen in zwei Stufen bei einem Hindurchführen der Späne durch einen wellenkurvenahnlichen Schacht erfolgt. Bei den zu beleimenden Spänen handelt es sich jedoch um flächige Späne mit zwei zu beleimenden Hauptflächen. Der wellenkurvenähnliche Schacht dient dazu, die Späne zu wenden, so dass beide Hauptflächen beleimt werden kön-
nen. Die Späne bewegen sich relativ langsam durch den Schacht hindurch. Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist, dass durch Penetration des Leimes durch die Holzspäne hindurch die Gleitflächen der Vorrichtung ebenfalls beleimt werden und ferner in der zweiten Beleimungsstufe die beleimte Ober- seite der Späne zur Unterseite des Spänestromes wird und somit auch dadurch die Gleitflächen der Vorrichtung mit Leim in Kontakt kommen. Auf diese Weise kann die Gleitfähigkeit der Späne auf den Gleitflächen der Vorrichtung wegen Verschmutzung stark eingeschränkt sein.
Ferner sei noch erwähnt, dass seit geraumer Zeit Beleimungsvorrichtungen vom Typ des sog. "roller blender" bekannt sind, bei denen Leim mittels Walzen auf Holzpartikel aufgebracht wird (Maloney, Thomas M., "Modern Particleboard & Dry-Process Fiberboard Manufacturing", S. 439 f, Miller Freeman Publ. 1977, San Francisco, Ca., USA).
Aus der WO 02/14038 sind ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. Dabei werden die Fasern im Bereich der Austrittsöffnung des Schachtabschnitts beleimt, womit gute Erfolge erzielt werden. Insbesondere wird mit hoher Gleichmäßigkeit möglichst viel Oberfläche der Fasern mit Bindemittel benetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine innere Verschmutzung eines pneumatischen Transportschachts, in den die Fasern von der Austrittsöffnung des Schachtabschnitts gelangen, zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei werden die Fasern, die beleimt oder unbeleimt sein können, von einer Dosiereinrichtung durch einen mit Unterdruck beaufschlagten Zuführschacht einer Faserwalze zugeführt, die auf ihrer Oberfläche mit ei- ner Vielzahl von Stiften versehen ist, die sich vorzugsweise in radialer Richtung konisch verjüngen. Die Faserwalze rotiert so, dass die Fasern durch die Stifte umgelenkt und entlang einem Schachtabschnitt geführt werden, der durch einen Teilabschnitt des Umfangs der Faserwalze und durch eine gegenüberliegende Wandung begrenzt ist. Dabei werden die Fasern durch die Stifte und
durch einen durch diese erzeugten Luftstrom auf annähernd die Umfangsgeschwindigkeit der Faserwalze beschleunigt. Vorzugsweise entfernen sich die Fasern durch die Zentrifugalkraft von der Faserwalze und legen sich gegen einen Abschnitt der Wandung, wobei die Fasern mit den Stiften nicht mehr in Be- rührung kommen.
Die Fasern verlassen in einem Faserstrom den Zuführschacht und treffen auf die Faserwalze. Durch die Einwirkung der auf der schnell rotierenden Faserwalze angeordneten Stifte werden die Fasern nicht nur umgelenkt, sondern auch stark beschleunigt, wodurch Ungleichmäßigkeiten wie Faseragglomerate beseitigt werden. Ferner wird der Faserstrom durch die Beschleunigung der Fasern in Strömungsrichtung um ein Vielfaches im Vergleich zu den Fasern in dem Zuführschacht gestreckt. Gleichzeitig steigt durch den Druck, mit dem die Fasern während des Transportes durch den Schachtabschnitt gegen die Wan- düng gepresst werden, das Schüttgewicht der Fasern, beispielsweise auf den dreifachen Wert des Schüttgewichts der Fasern innerhalb des Zuführschachts. Entsprechend ist bei erhöhtem Schüttgewicht die Faserstromhöhe reduziert.
In dieser Form gelangen die Fasern in einen pneumatischen Transportschacht mit einem wellenkurvenahnlichen Abschnitt. Der wellenkurvenähnliche Abschnitt weist einen ersten Bogenabschnitt und einen entgegengesetzt gekrümmten zweiten Bogenabschnitt auf. Der zweite Bogenabschnitt kann sich direkt an den ersten Bogenabschnitt anschließen, so dass der wellenkurvenähnliche Abschnitt aus den beiden Bogenabschnitten besteht. Es kann sich aber auch zwischen den beiden Bogenabschnitten ein gerader Abschnitt, der Teil eines Übergangsbereichs von dem ersten zu dem zweiten Bogenabschnitt ist, erstrecken. Es kann sich bei dem wellenkurvenahnlichen Abschnitt um einen wellenförmigen Abschnitt handeln, insbesondere um einen sinuskur- venähniichen Abschnitt, d.h. einen Abschnitt, der im Wesentlichen die Gestalt einer Sinuskurve aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Bo- genabschnitte, oder zumindest einer der beiden Bogenabschnitte, im Wesentlichen halbkreisförmig sind. Erfindungsgemäß ist auch der Möglichkeit eingeschlossen, dass die beiden Bogenabschnitte nicht symmetrisch zueinander ausgestaltet sind.
Der die Fasern durch den pneumatischen Transportschacht transportierende Luftstrom weist eine solche Geschwindigkeit auf, dass die Fasern aufgrund der Zentrifugalkraft gegen einen äußeren Wandungsabschnitt des ersten Bogenab- Schnitts gepresst werden. Unter dem äußeren Wandungsabschnitt wird der Teil der Wandung des Transportschachts verstanden, der gegenüber einem inneren Wandungsabschnitt den größeren Radius aufweist. Die Fasern werden durch ein erstes Leitblech, das etwa in dem Übergangsbereich von dem ersten zu dem zweiten Bogenabschnitt angeordnet und rampenartig geneigt ist, zu einem gegenüberliegenden Wandungsabschnitt des Transportschachts gelenkt. Der Übergangsbereich kann sich zwischen den beiden Bogenabschnitten erstrecken. Er kann aber auch einen Endbereich des ersten Bogenabschnitts und/oder einen Anfangsbereich des zweiten Bogenabschnitts enthalten bzw. sich aus den beiden Bereichen zusammensetzen. Vorzugsweise kann das ers- te Leitblech nach einer Krümmung von 180° des Transportschachts angeordnet sein, insbesondere wo sich die Krümmungsrichtung ändert, d.h. an einem Wendepunkt des wellenkurvenahnlichen Abschnitts bzw. der Wellenkurve. Das erste Leitblech kann aber auch etwas vor oder hinter dem Wendepunkt angeordnet sein, nämlich so, dass die Fasern zu dem gegenüberliegenden Wan- dungsabschnitt gelenkt werden und dort zunächst aufgrund der Zentrifugalkraft bleiben.
Vorzugsweise gelangen die Fasern in einem millimeterdünnen, in der Oberfläche geschlossenen Faserfilm zu dem ersten Leitblech und verlassen in die- ser Form das erste Leitblech. Das erste Leitblech ist vorzugsweise im Winkel zur Strömungsrichtung der Fasern einstellbar, so dass die Fasern in optimaler Weise zu dem gegenüberliegenden Wandungsabschnitt des Transportschachts, nämlich dem äußeren Wandungsabschnitt des zweiten Bogenabschnitts des Transportschachts gelenkt werden können. Kurz nachdem die Fa- sern das erste Leitblech verlassen haben, also von der Schachtwandung abgehoben und freischwebend sind, werden sie von einer Seite mit dem aufzubringenden Stoff versehen (im Folgenden bezeichnet als "behandelt"). Dies geschieht mittels mindestens einer ersten Düse, bei der es sich vorzugsweise um
eine Sprühdüse handelt, die in Transportrichtung benachbart zu dem ersten Leitblech angeordnet ist.
Der auf diese Weise einseitig mit dem Stoff versehene Faserstrom tritt an- schließend oder gegebenfalls nach Durchlaufen des möglichen geraden Abschnitts in den zweiten Bogenabschnitt des Transportschachts ein. Durch die Zentrifugalkraft wiederholt sich in dem zweiten Bogenabschnitt entsprechend der Vorgang in dem ersten Bogenabschnitt. Der Faserstrom wird, vorzugsweise wiederum in einem millimeterdünnen Faserfilm, gegen den äußeren Wandungsabschnitt des zweiten Bogenabschnitts gepresst. Dabei liegen die Fasern bzw. der Faserstrom mit der noch nicht mit dem Stoff versehenen, also unbehandelten Seite gegen den äußeren Wandungsabschnitt des zweiten Bogenabschnitts an. Anschließend werden die Fasern durch ein zweites Leitblech, das an dem äußeren Wandungsabschnitt des zweiten Bogenabschnitts an- geordnet ist, wiederum zu dem gegenüberliegenden Wandungsabschnitt des Transportschachts gelenkt. Nach Verlassen des zweiten Leitblechs werden die Fasern erneut einem Behandlungsschritt unterzogen, wobei nun die noch un- behandelte Seite der Fasern bzw. des Faserstroms mit dem Stoff versehen wird. Auch dies geschieht vorzugsweise wiederum über mindestens eine Sprühdüse. Bei den Düsen kann es sich insbesondere um Mehrstoff-Zerstäubungsdüsen handeln, bei denen als Zerstäubungsgas Luft oder ein anderes Gas verwendet wird.
Bei dem aufzubringenden Stoff kann es sich insbesondere um Leim, einen Härter (Beschleuniger), Farbstoff oder um Wasserdampf handeln. Farbstoffe liegen handelsüblich in Puderform vor.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zusätzlich zu der Vermeidung einer inneren Verschmutzung eines pneumatischen Transportschachts auch er- reicht werden, dass von dem aufzubringenden Stoff ein anteilmäßig geringes Volumen auf ein anteilmäßig großes Faservolumen gleichmäßig verteilt werden kann. Dies gilt sowohl für Flüssigkeiten als auch für feste Stoffe, wie z.B. Farbstoffe in Puderform. Somit wird erfindungsgemäß auch das Problem gelöst,
Stoffe, die auf bereits beleimte Fasern und somit separat vom Leim aufzutragen sind, gleichmäßig auf die Fasern zu verteilen.
Ein wichtiger Stoff, der nach der Beleimung der Fasern aufzubringen ist, ist ein Härter, welcher die Reaktivität des Leimes beschleunigt. Der Härter wird möglichst am Ende des der Formung eines Vlieses vorangehenden Prozesses mit den beleimten Fasern in Berührung gebracht, um eine Voraushärtung des Leimes zu vermeiden und den Leim gleichzeitig möglichst aggressiv zu machen. Das erfindungsgemäße Verfahren, das dazu im Anschluss an eine Sichtung der beleimten Fasern eingesetzt werden kann, bietet hierfür eine ideale Möglichkeit.
Das Aufbringen von Wasserdampf auf beleimte Fasern kann vorteilhaft sein, um die Fasern durch eine solche Konditionierung möglichst warm zu halten, bevor sie in einer Presse zu einer Platte verpresst werden. Auf diese Weise können die Fasern konditioniert werden, was Vorteile durch eine Verkürzung der Presszeiten bringen kann. Der Feuchtigkeitsgehalt der Fasern kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr präzise eingestellt werden. Dazu können Mehrstoff-Zerstäubungsdüsen eingesetzt werden, bei denen Wasser- dampf als Zerstäubungsgas verwendet wird. Auf diese Weise können Wasserdampf und ein anderer aufzubringender Stoff gleichzeitig auf die Fasern aufgebracht werden. Wenn nur Wasserdampf auf die Fasern aufgebracht werden soll, genügt eine Einstoffdüse.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Beleimung der Fasern eingesetzt wird, ist die Auftragung eines sehr dünnen Leimfilms auf die Fasern ausreichend, weil die Fasern zu einem vorzugsweise millimeterdünnen Faserfilm auseinandergezogen sind. Dieser dünne Leimfilm trocknet bei dem pneumatischen Transport durch den Transportschacht in Bruchteilen von Sekunden, so dass der bei dem ersten Beleimungsschritt aufgetragene Leim weitgehend oder vollständig getrocknet ist, wenn die Fasern mit der beleimten Seite im Anschluss an den zweiten Beleimungsschritt gegen den gegenüberliegenden Wandungsabschnitt des Transportschachts anliegen. Auf diese Weise wird
eine Verschmutzung der Wandung des Transportschachts durch Leimanba- ckungen verhindert.
Erfindungsgemäß ist der Strömungsverlauf der behandelten Fasern aufgrund der Leitbleche und der wechselweisen Zentrifugalkraft so ausgerichtet, dass unmittelbar nach dem Aufbringen des Stoffes kein Kontakt der behandelten Faserfläche mit der Wandung des Transportschachts stattfindet. Auf diese Weise hat insbesondere ein vorzugsweise mikrometerdünner Leimfilm Gelegenheit, durch die Transportluft abzutrocknen, bevor die beleimte Seite der Fa- sern mit der Wandung des Transportschachts in Berührung kommt.
Der Bereich des Transportschachts, in dem beleimte Fasern transportiert werden, ist vorzugsweise mit einem wassergekühlten Kühlmantel vollständig ummantelt. Der Kühlmantel hat die Aufgabe, die Innenflächen des Transport- Schachts auf eine Temperatur zu bringen, die ein Kondensieren der Feuchtigkeit der Transportluft auslöst. Der dadurch an den Innenflächen entstehende Kondenswasserfilm verhindert Leimanbackungen. Dies ist eine zusätzliche Maßnahme, die einer inneren Verschmutzung des pneumatischen Transportschachts entgegenwirkt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Fasern an der Austrittsöffnung des Schachtabschnitts im Wesentlichen horizontal austreten und anschließend gesichtet werden. Diese Sichtung geschieht dadurch, dass der Luftstrom des pneumatischen Transportschachts durch Unterdruck erzeugt ist und abwärts oder aufwärts gerichtet auf die Fasern einwirkt. Fasern, die Normalgut darstellen, werden auf diese Weise in den Transportschacht umgelenkt, während Verunreinigungen in Form von Grobgut einem Grobgutaustrag, der einen in Wurfrichtung der Faserwalze liegenden bzw. der Austrittsöffnung des Schachtabschnitts gegenüberliegenden Einlass aufweist, zugeführt werden. Bei abwärts gerichtetem Luftstrom wird das Grobgut weniger stark umgelenkt als das Normalgut. Bei aufwärts gerichtetem Luftstrom wird das Normalgut nach oben umgelenkt, während das Grobgut nach unten umgelenkt wird. Wenn das Verfahren zur Beleimung angewandt wird, sind die Fasern zu dem Zeitpunkt dieser
Sichtung noch nicht beleimt, wodurch eine innere Verschmutzung des verwendeten Sichters bzw. einer Eintrittsöffnung des Transportschachts vermieden ist.
Vorzugsweise werden die Fasern bei Austritt aus dem durch die Faserwalze und eine gegenüberliegende Wandung begrenzten Schachtabschnitt so in den Luftstrom des Transportschachts aufgegeben, dass sie entlang des äußeren Wandungsabschnitts des Transportschachts in den ersten Bogenabschnitt einlaufen. Dies kann beispielsweise durch eine am Ende des Schachtabschnitts angeordnete einstellbare Klappe erreicht werden.
Die Luftgeschwindigkeit in dem Transportschacht wird bevorzugt so gewählt, dass die Fasern sich etwa ab der Mitte des ersten Bogenabschnitts im Wesentlichen in Form eines Faserfilms gegen den äußeren Wandungsabschnitt pressen. Die Luftgeschwindigkeit kann durch einen regelbaren Schieber in dem Transportschacht einstellbar sein.
Ferner ist bevorzugt, dass das zweite Leitblech etwa am Ende des zweiten Bogenabschnitts angeordnet ist.
Der Transportschacht ist vorzugsweise im Querschnitt rechteckig.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Breite des Transportschachts nach jedem Behandiungsschritt zunimmt, um zu verhindern, dass Seitenwandbe- reiche des Transportschachts unmittelbar nach dem Aufbringen des Stoffes mit dem Fasermaterial in Kontakt kommen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Faserstrom kurz vor jedem Behandlungsschritt durch entsprechende Führungsbleche seitlich eingeschnürt wird.
Als Transportluft in dem Transportschacht kann Warmluft verwendet werden. Bei dieser Warmluft kann es sich teilweise um von einem Zyklon rückgeführte Abluft und teilweise um vorzugsweise aufgeheizte Frischluft handeln. Durch die Warmluft wird ein Abkühlen der Fasern verhindert. Dies ist gewünscht, da warme Fasern den Prozess in der Plattenpresse verkürzen. Bei dem genannten geschlossenen Umluftsystem aus Rückluft und Frischluft ersetzt die Frischluft
Ventilationsluft, welche erforderlich ist, um Restfeuchtigkeit abzuführen, die aus dem Fasermaterial auf dem Transportweg von der Trocknung zu der Formung eines Faservlieses herausgetrocknet wird. Die Frischluft wird dabei vorzugsweise durch derartig in dem Transportschacht angeordnete Öffnungen eingeblasen, dass die Frischluft unterstützend dazu beiträgt, den Faserstrom zu dem gegenüberliegenden Wandungsabschnitt des Transportschachts zu leiten. Das bedeutet, dass die Frischluftöffnungen in Transportrichtung benachbart zu der mindestens einen ersten und der mindestens einen zweiten Düse angeordnet sind.
Der Mengendurchsatz an Fasern durch den Transportschacht richtet sich nach den Betriebszuständen der Plattenherstellung und unterliegt Schwankungen. Entsprechend schwankt der Bedarf an dem aufzubringenden Stoff. Um ein konstantes Verhältnis der beiden Kontaktflächen des Stoffes bzw. der Fasern bei jeder gegebenen Durchsatzleistung zu gewährleisten, ist vorzugsweise der erwähnte regelbare Schieber auf der Saugseite eines Ventilators vorgesehen. Über diesen Schieber kann das Luftvolumen und damit die Strömungsge-, schwindigkeit der Fasern im pneumatischen Transportschacht bestimmt werden. In Bezug auf Leim ergibt sich die Kontaktfläche aus dem Leimdurchsatz, wobei die mittlere Tropfengröße des durch die Leimsprühdüsen erzeugten Leimsprühnebels konstant bleibt. Als Leitgröße für die Transportluftregelung wird vorzugsweise der durch eine Wägeeinrichtung der Dosiereinrichtung gra- vimetrisch ermittelte Faserdurchsatz verwendet.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Transportschacht mehrere hintereinander angeordnete, wellenkurvenähnliche Abschnitte aufweist. Die wellenkurvenahnlichen Abschnitte können dazu dienen, hintereinander mehrere gleiche Behandlungsstufen durchzuführen. Indem bei jeder Behandlungsstufe nur ein kleinerer Prozentsatz der letztlich gewünschten Stoffaufbringung durch- geführt wird, kann insbesondere eine sehr schnelle Trocknung einer aufgebrachten Flüssigkeit, insbesondere eines Leimfilms, gewährleistet und somit besonders sicher eine innere Verschmutzung des Transportschachts bzw. eines Sichters vermieden werden. Die weiteren wellenkurvenahnlichen Abschnitte können aber auch dazu verwendet werden, über weitere, entsprechend
angeordnete Düsen die Fasern durch Aufsprühen mit einem anderen Stoff, wie z.B. weiteren Additiven oder Wasserdampf, zu benetzen.
Das Verfahren zeichnet sich durch ein hohes Maß an Gleichmäßigkeit in der Stoffverteilung aus. Diese Gleichmäßigkeit ist dadurch gewährleistet, dass sowohl in Bezug auf die Fasern mittels der Faserwalze als auch in Bezug auf den Stoff durch Zerstäubung sehr große Kontaktflächen zur Verfügung gestellt werden, die in gleichmäßiger Weise zusammengeführt werden. Insbesondere kann eine Überbeleimung von Fasern dadurch vermieden.
Die oben genannte Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. Hier ergeben sich im Wesentlichen die gleichen Vorteile, wie sie zuvor im Zusammenhang mit Anspruch 1 erwähnt wurden. Vorzugsweise Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 15 bis 26 aufgeführt. Insbesondere kann es sich bei dem aufzubringenden Stoff um einen Härter handeln, aber auch um einen der anderen oben genannten Stoffe. Somit kann die Vorrichtung auch eine Vorrichtung zum Beleimen sein, wobei es sich dann bei den Düsen um Leimdüsen handelt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die Figuren Bezug genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Beleimungsvorrichtung mit einem wellenkurvenahnlichen Abschnitt und einer Fasersichtereinheit,
Fig. 2 eine Beleimungsvorrichtung mit zwei Beleimungsstufen, und
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Aufbringung eines Härters.
Die Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 1 weist einen Dosierbunker 1 auf. Der Dosierbunker 1 besitzt einen Einlass 2 zur Befüllung mit getrockneten Holzfasern 3. Mittels eines Bodenbandes 4 werden die Holzfasern 3 einem Dosier- bunkeraustrag mit Austragswalzen 5 zugeführt. Durch die Austragswalzen 5 werden größere Verklumpungen der Fasern 3 aufgelöst. Das Bodenband 4
läuft über eine Bandwaage 6, die in kontinuierlicherweise das laufende Faserdurchsatzgewicht (Gewicht pro Zeiteinheit) erfasst.
Von dem Dosierbunkeraustrag 5 gelangen die Fasern 3 in einen aus zwei Formwänden 7 und 8 gestalteten Zuführschacht 9, der an einem oberen Ende eine Luftzuführung 10 aufweist. Über eine pneumatische Transporteinrichtung, die einen im Querschnitt rechteckigen Transportschacht 11 und einen Ventilator 12 aufweist, wird im Zuführschacht 9 ein Gemisch aus Fasern und Luft angesaugt, wobei sich die Fasern in einem Faserstrom 13 entlang der Formwand 8 zu einer Austrittsöffnung 14 des Zuführschachts 9 bewegen. Im Bereich der Austrittsöffnung 14 des Zuführschachts 9 trifft der Faserstrom 13 auf eine Faserwalze 15, die zur Auflösung von Ungleichmäßigkeiten in dem Faserstrom 13 und zur Beschleunigung der Fasern in dem Faserstrom 13 dient. Auf der Oberfläche der Faserwalze 15 ist eine Vielzahl von Stiften 16 angeordnet, die sich mit größer werdendem Abstand zur Drehachse der Faserwalze 15 konisch zu einer Spitze verjüngen. Die Faserwaize 15 rotiert mit hoher Geschwindigkeit in der durch den Pfeil 17 angedeuteten Drehrichtung. Die Umfangsgeschwindigkeit der Faserwalze 15 ist variabel und kann 20 bis 100 m/sec betragen. Der Durchmesser der Faserwalze 15 kann beispielsweise 1000 mm und die Länge der Faserwalze 15 beispielsweise 1800 mm betragen. In diesem Fall handelt es sich bei den konischen Stiften 16 circa um 10.000 Stück.
Ein Teilabschnitt 18 des Faserwalzumfangs und eine der Faserwalze 15 gegenüberliegende Wandung 19 begrenzen einen Schachtabschnitt 20, der sich etwa von einer Eintrittsöffnung 22 bei der Austrittsöffnung 14 des Zuführschachts 9 bis zu dem tiefsten Punkt der Faserwalze 15 erstreckt und dort eine Austrittsöffnung 21 aufweist.
Die Austrittsöffnung 21 des Schachtabschnitts 20 ist durch eine im Winkel ein- stellbare Klappe 23 begrenzt.
Etwa in einem rechten Winkel zu der Austrittsöffnung 21 des Schachtabschnitts 20 schließt sich an diesen der Transportschacht 11 an. Der Transportschacht 11 weist einen wellenförmigen Abschnitt 24 auf, der sich aus einem ersten
Halbkreisabschnitt 25 und einem zweiten Halbkreisabschnitt 26 zusammensetzt. Etwa am Wendepunkt des wellenförmigen Abschnitts 24 ist ein erstes Leitblech 27 in der Wandung des Transportschachts 11 angeordnet. Das erste Leitblech 27 ist in Transportrichtung des Transportschachts 11 rampenartig ge- neigt. Diese Neigung ist einstellbar.
In Transportrichtung benachbart zu dem ersten Leitblech 27 ist eine Reihe von ersten Leimsprühdüsen 28 (nur eine ist gezeigt) über die Breite des Transportschachts 11 in einer Wandungsöffnung angeordnet. Benachbart zu den ersten Leimsprühdüsen 28 ist eine sich über die Breite des Transportschachts 11 erstreckende Öffnung 29 zur Zuführung von Frischluft angeordnet. Die Frischluftzufuhr ist durch den Pfeil 30 angedeutet.
Etwa am Ende des zweiten Halbkreisabschnitts 26 sind wiederum entspre- chend wie bei dem ersten Halbkreisabschnitt 25 ein im Winkel einstellbares zweites Leitblech 27a, eine Reihe von zweiten Leimsprühdüsen 28a sowie eine zweite Frischluftöffnung 29a zur Zufuhr von Frischluft 30a angeordnet.
Auf der Saugseite des Ventilators 12 ist ein regelbarer Schieber 31 in dem Transportschacht 11 zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Pfeil 32 angedeuteten Luftstroms angeordnet. Eine Fasertransportleitung 33 führt von dem Ventilator 12 zu einem Zyklon 34.
In dem Zyklon 34 abgeschiedene Fasern werden von dem Zyklon 34 in Rich- tung des Pfeils 35 zu einer nicht gezeigten Faserformmaschine transportiert. Abluft verlässt den Zyklon 34 teilweise als Ventilationsluft 36, durch welche auf dem Wege von der nicht gezeigten Trocknung bis zu dem Zyklon 34 aus dem Fasermaterial herausgetrocknete Feuchtigkeit abgeführt wird. Ferner wird Abluft des Zyklons 34 über eine Luftzufuhrleitung 37 für den Luftstrom 32 verwen- det.
Die Beleimungsvorrichtung weist ferner eine Fasersichtereinheit 40 auf. Der Schachtabschnitt 20 mündet unmittelbar in eine Eintrittsöffnung 41 des Transportschachts 11. Benachbart zu der Eintrittsöffnung 41 und gegenüberliegend
von der Austrittsöffnung 23 ist ein Einlass 42 eines Grobgutaustragsschachts . 43 angeordnet. Der Grobgutaustragsschacht 43 erstreckt sich in vertikaler Richtung und weist an seinem unteren Ende einen eine Schnecke aufweisenden Grobgutaustrag 44 auf. Oberhalb des Grobgutaustrags 44 sind Luftzufüh- rungsöffnungen 45 angeordnet. Eine Verstellklappe 46 begrenzt oberseitig den Einlass 42 des Grobgutaustragsschachts 43. Mit dem Bezugszeichen 47 ist ein Flansch der Fasersichtereinheit 40 angedeutet.
Der Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 1 liegt folgende Funktionsweise zu- gründe: Dadurch, dass der Faserstrom 13 im Bereich der Austrittsöffnung 14 des Zuführschachts 9 auf die mit hoher Geschwindigkeit rotierende Faserwalze 15 trifft und die Stifte 16 eine zur Bewegungsrichtung des Faserstroms 13 rechtwinklige Geschwindigkeitskomponente aufweisen, werden zusammenhängende oder verklumpte Fasern voneinander getrennt, wobei einzelne Fasern durch die Faserwalze 15 kaum beschädigt werden.
Ferner werden die Fasern durch die Faserwalze 15 in den Schachtabschnitt 20 umgelenkt. Im ersten Teil des Schachtabschnitts 20 findet durch die Trägheit der Fasern neben einem Durchkämmen der Fasern und dem damit verbunde- nen Auflösen von Faserklumpen eine Beschleunigung der Fasern auf annähernd die Umfangsgeschwindigkeit der Faserwalze 15 statt. Diese Fasergeschwindigkeit ist bei dieser Beleimungsvorrichtung circa nach einem Viertel des Umfangs der Faserwalze 15 erreicht. In diesem Bereich des Schachtabschnitts 20 sind die Fasern in einem Faserstrom 50 auf ein Vielfaches des Faserstroms 13 in dem Zuführschacht 9 gestreckt. Durch die Vielzahl der konischen Stifte 16 wird in dem Schachtabschnitt 20 ein Luftstrom erzeugt, der etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Faserwalze 15 entspricht. Durch die Radialkräfte von Luft und Fasern streben die Fasern in dem Schachtabschnitt 20 zentrifugal nach außen und legen sich gegen eine Innenseite der Wandung 19 des Schachtab- Schnitts 20, so dass die konischen Stifte 16 der Faserwalze 15 nach circa einem Viertel des Umfangs der Faserwalze 15 im Schachtabschnitt 20 nicht mehr mit den Fasern in Berührung sind.
Die Fasern des Faserstroms 50 werden über die Klappe 23 und den Luftstrom 32, soweit es sich bei den Fasern um Normalgut 51 handelt, in die Eintrittsöffnung 41 des Transportschachts 11 gelenkt. Dabei treten die Fasern im Wesentlichen benachbart zu der der Fasersichtereinheit 40 gegenüberliegenden Wandung des Transportschachts 11 in diesen ein.
Grobgut 52, welches schwerer als das aus durchschnittlich schweren einzelnen Fasern bestehende Normalgut 51 ist, beschreibt durch die höhere kinetische Energie eine längere Wurfparabel und gelangt dadurch in den Grobgut- austragsschacht 43. Durch eine in dem Grobgutaustragsschacht 43 herrschende geringe Luftströmung werden Faserteilchen, die im Grenzbereich zwischen leicht und schwer liegen, aus dem Grobgutaustragsschacht 43 in den Luftstrom 32 zurückgehoben. Schwerteile des Grobgutes 52 fallen hingegen in den Grobgutaustrag 44. Die Klappe 46 ist in ihrem Winkel verstellbar und dient zur Einstellung der Geschwindigkeit und der Richtung des Luftstroms 32 in dem Bereich der Eintrittsöffnung 41 des Tansportschachts 11 bzw. des Einlasses 42 des Grobgutaustragsschachts 43. Auf diese Weise kann Einfluss genommen werden auf die Wurfparabel des Faserstroms nach dem Austritt aus dem Schachtabschnitt 20.
Das Normalgut 51 bewegt sich als Faserstrom 53 entlang einem äußeren, einen größeren Radius aufweisenden Wandungsabschnitt 54 des ersten Halbkreisabschnitts 25. Aufgrund der in dem ersten Halbkreisabschnitt 25 bestehenden Zentrifugalkraft wird der Faserstrom 53 zu einem millimeterdünnen, in der Oberfläche geschlossenen Faserfilm 55 zusammengepresst. Dieser Zustand ist bei den üblichen Luftgeschwindigkeiten in der Beleimungsvorrichtung nach circa 90° des ersten Halbkreisabschnitts 25 erreicht. Nach vorzugsweise 180° wird der Faserfilm über das erste Leitblech 27 geführt und dadurch von dem äußeren Wandungsabschnitt 54 abgehoben. Unmittelbar nach dem ersten Leitblech 27 werden die Fasern mittels der ersten Leimsprühdüsen 28 beleimt, bevor sie mit ihrer unbeleimten Seite zu einem äußeren Wandungsabschnitt 54a des zweiten Halbkreisabschnitts 26 gelangen und im weiteren Verlauf gegen den äußeren Wandungsabschnitt 54a als Faserfilm gepresst werden. Nach etwa 180° Krümmung des zweiten Halbkreisabschnitts 26 erfolgt die Beleimung
der anderen Seite des Faserstroms mittels des zweiten Leitblechs 27a und der zweiten Leimsprühdüsen 28a auf entsprechende Weise wie zuvor die Beleimung der ersten Seite des Faserstromes. Die Frischluftzufuhr 30 bzw. 30a sorgt zum einen für den Ersatz der abgeführten Ventilationsluft 36 und zum an- deren unterstützt sie das Leitblech 27 bzw. 27a in seiner Wirkung, den Faserfilm zu dem gegenüberliegenden Wandungsabschnitt des Transportschachts 11 zu leiten.
Über den regelbaren Schieber 31 kann die Stömungsgeschwindigkeit der Fa- sern von dem Austrag des Dosierbunkers 1 bis zu der Fasertransportleitung 33 eingestellt werden.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 dient in der beschriebenen Form zur Beleimung der Fasern. Die Vorrichtung kann jedoch ohne bzw. ohne wesentliche Ände- rungen auch dazu verwendet werden, z.B. einen Härter auf trockenbeleimte Fasern aufzubringen. Entsprechend kann die Vorrichtung auch dazu dienen, andere Additive in flüssiger oder fester Form, wie z.B. Farbstoff in Puderform, auf die Fasern aufzubringen. Sie kann auch dazu verwendet werden, Wasserdampf zur Erwärmung bzw. Konditionierung der Fasern auf diese aufzubringen. In Abhängigkeit des aufzubringenden Stoffes muss die Vorrichtung ggf. hinsichtlich der Art der Düsen, durch die der Stoff aufgebracht wird, entsprechend ausgelegt sein.
In allen Zeichnungsfiguren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 2 ist zur Beleimung von Fasern in zwei Stufen ausgelegt. Dazu weist die Beleimungsvorrichtung eine erste Beleimungseinheit 61 und eine zweite Beleimungseinheit 62 auf. Die zweite Beleimungseinheit 62 entspricht der Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 1 bis auf geringe Unterschiede, wie z.B. eine seitenvertauschte Anordnung der Fa- serwalze und der Fasersichtereinheit.
Die erste Beleimungseinheit 61 weist einen Zyklon 63 auf, dem getrocknete Fasern, wie durch den Pfeil 64 angedeutet, zugeführt werden. Der Zyklon 63 ist über eine Faser-Querverteilungseinrichtung 65 mit einem Einlass eines Dosier-
bunkers 66 verbunden. Der Dosierbunker 66 weist ein Bodenband 67, mit einer Bandwaage 68 und Austragswalzen 69 auf.
Holzfasern 70 gelangen aus dem Dosierbunker 66 in einen Zuführschacht 71 , der Teil einer pneumatischen Transporteinrichtung ist und an einem oberen Ende eine Luftzuführung 72 aufweist. Mittels eines Ventilators 73 wird in dem Zuführschacht 71 ein Gemisch aus Fasern und Luft angesaugt, wobei die Fasern in einem Faserstrom 74 auf eine Faserwalze 75 treffen, die entsprechend der Faserwalze 15 der Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 1 gestaltet ist und wirkt, bei entgegengesetzter Drehrichtung.
Über eine im Winkel verstellbare Klappe 76 gelangen die Fasern von einem Schachtabschnitt 77, der dem Schachtabschnitt 20 der Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 1 entspricht, in einen Kanalabschnitt 78 der pneumatischen Trans- portvorrichtung, indem die Fasern durch einen gemäß Pfeil 79 in den Kanalabschnitt 78 eingeführten Luftstrom nach unten umgelenkt werden. In dem Bereich der Umlenkung werden die Fasern durch zwei Reihen von Leimsprühdüsen beleimt, von denen jeweils eine dargestellt und mit dem Bezugszeichen 80 bzw. 81 bezeichnet ist. Bei dem in den Kanalabschnitt 78 geführten Luft- ström handelt es sich um rückgeführte Abluft eines Zyklons 82 der zweiten Beleimungseinheit 62. Mit dem Bezugszeichen 84 ist Ventilationsluft des Zyklons 82 angedeutet.
Über den Kanalabschnitt 78 der pneumatischen Transporteinrichtung gelangen die mit Leim versehenen Fasern in den Zyklon 82. In diesem werden die beleimten Fasern abgeschieden und über eine weitere Faser-Querverteilungseinrichtung 83 einem Dosierbunker 1 zugeführt.
Als Faserstrom 13 gelangen die Fasern 3 von dem Dosierbunker 1 in einen Zuführschacht 9 und von diesem auf eine Faserwalze 15.
Wie bereits erwähnt entsprechen die weiteren Merkmale der zweiten Beleimungseinheit 62 den Merkmalen der Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 1. Somit werden die aus dem Schachtabschnitt 20 austretenden Fasern in den
Transportschacht 11 mit dem wellenförmigen Abschnitt 24 umgelenkt, wobei eine Sichtung der Fasern stattfindet. In dem wellenförmigen Abschnitt 24 findet eine weitere Beleimung der Fasern statt, mittels des ersten Leitblechs 27 und der ersten Leimsprühdüsen 28 sowie des zweiten Leitblechs 27a und der zweiten Leimsprühdüsen 28a. Ferner sind auch entsprechend Fig. 1 Öffnungen zur Zufuhr von erwärmter Frischluft (nicht gezeigt) vorgesehen.
Bei der Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 2 wird die Beleimung der Fasern in zwei Stufen vorgenommen, wobei sich die zweite Beleimungsstufe wiederum unterteilt in eine Beleimung in der Mitte sowie eine Beleimung am Ende des wellenförmigen Abschnitts 24. Eine solche Beleimung in zwei Beleimungsstufen führt zu einer noch besseren Leimverteilung verglichen mit der Beleimung in einer einzigen Beleimungsstufe. Ferner kann durch diese zweistufige Beleimung eine weitere Reduzierung der inneren Verschmutzung der pneumati- sehen Transporteinrichtung und der Fasersichtereinheit 40 erreicht werden, weil in jeder Beleimungsstufe die Leimauftragsmenge entsprechend reduziert sein kann und dadurch eine intensivere Abtrocknung des nach der jeweiligen Beleimungsstufe entstehenden Leimfilmes erzielt wird, was wiederum eine Reduzierung der Kaltklebrigkeit des Leimes bewirkt.
Im Folgenden wird ein Rechenbeispiel für die Kontaktflächen des Fasermaterials und des aufzutragenden Leims bei der Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 1 gegeben:
Faserfläche
Arbeitsbreite: 2 x 3 m
Faserstromgeschwindigkeit:: 35 m/sec
Faserkontaktfläche pro Zeiteinheit: 2 x 3 x 35 = 210 m2/sec
Der Faktor 2 bei der Berechnung der Arbeitsbreite ergibt sich aus den beiden Beleimungsschritten in der Mitte und am Ende des wellenförmigen Abschnitts 24.
Faserdurchsatz trocken
Faserkontaktfläche pro Zeiteinheit: 210 m2/sec
Faserstromdicke: 1 mm
Faserstromdichte: 50 kg/m3 Faserdurchsatz: 105 x 0,00'
Leimfläche
Bei 7% Festharz bezogen auf Gewicht Trockenfaser, Leimkonzentrat flüssig 65%, Flüssigleimdichte 1 ,28 kg/l errechnen sich:
5,25 kg Fasern x 7%
. = 0,442 I Flüssigleim/sec. 0,65 x 1 ,28 kg/1
Die Leimflüssigkeit wird auf eine mittlere volumetrische Tropfengröße von 20 μm zerstäubt.
Flüssigleim pro Zeiteinheit: 0,442 l/sec
Tropfendurchmesser: 20 μm
Tropfenoberfläche: 0,001256 mm2
Anzahl der Tropfen pro Zeiteinheit: 105.573.416.518/sec
Kontaktfläche Leim pro Zeiteinheit 132 m2/sec
Aus diesem Rechenbeispiel ergibt sich, dass pro Zeiteinheit die Faserkontaktfläche deutlich größer ist als die Leimkontaktfläche. Somit ist eine sehr gleichmäßige Beleimung der Fasern möglich, wobei zudem eine sehr schnelle Trocknung des Leims stattfinden kann. Auf diese Weise ist eine innere Ver- schmutzung einer pneumatischen Transporteinheit bzw. einer Fasersichtereinheit weitgehend reduziert.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist der Beleimungsvorrichtung gemäß Fig. 1 sehr ähnlich und weist als wesentlichen Unterschied eine Fasersichtereinheit 90 auf, die mit einem im Wesentlichen aufwärts gerichteten Luftstrom 91 arbeitet. Die
Fasern des Faserstroms 50, die über die Austrittsöffnung 21 den Schachtabschnitt 20 verlassen, werden über die Klappe 23 und den Luftstrom 91 , soweit es sich bei den Fasern um Normalgut 51 handelt, zu einer Eintrittsöffnung 101 des wellenförmigen Abschnitts 24 gehoben. Grobgut 52 hingegen wird auf- grund der überwiegenden Schwerkraft in den der Austrittsöffnung 21 gegenüberliegenden Einlass 42 des Grobgutaustragsschachts 43 gelenkt. Durch eine in dem Grobgutaustragsschacht 43 herrschende geringe Luftströmung werden Faserteilchen, die im Grenzbereich zwischen leicht und schwer liegen, aus dem Grobgutaustragsschacht 43 in den Luftstrom 91 zurückgehoben. Schwerteiie des Grobgutes 52 fallen hingegen in den Grobgutaustragsschacht 44. Unterhalb des Grobgutaustragsschachts 44 ist eine Zellradschleuse 92 angeordnet. Über eine Transportleitung, die eine Luftzufuhr 94 und einen Ventilator 95 aufweist, wird das Grobgut abgeführt. Am Einlass 42 des Grobgutaustragsschachts 43 sind Luftregulierungsklappen 96 angebracht. Ebenso sind Luftre- gulierungsklappen 97 an einer Austrittsöffnung 98 der Luftzufuhrleitung 37 angeordnet.
Die Fasern 3 gelangen über einen Schacht 85 mit einer Faser-Querverteilungseinrichtung in Form einer Zellradschleuse 86 und einem Elektromagneten 87, welcher zur Aussonderung von Metallteilen aus dem durch einen Pfeil 88 angedeuteten Faserstrom dient, in den Dosierbunker 1. Ein Rückstreifrechen 89 führt einfallende Fasern in einen hinteren Teil des Dosierbunkers 1. Von den am vorderen Ende des Dosierbunkers 1 angeordneten Austragswalzen 5 gelangen die Fasern 3 auf einen Scheibenseparator 105, der grobe Teilchen aus- sondert und in einen weiteren Grobgutaustrag 106 führt.
An der Eintrittsöffnung 101 des wellenförmigen Abschnitts 24 ist eine Klappe 99 angeordnet, welche die Fasern 51 , die aus der Fasersichtereinheit 90 in den Transportschacht 11 gelangen, zu dem äußeren Wandungsabschnitt 54 des ersten Halbkreisabschnitts 25 leiten. Ferner dient die Klappe 99 dazu, eine Öffnung 100 zur Zufuhr von Frischluft einstellen zu können. Über diese variable Frischluftöffnung 100 kann die Stärke des aufsteigenden Luftstroms 91 in der Fasersichtereinheit 90 geregelt werden.
Ein Unterbau der Vorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 107 bezeichnet.
Die Fasern, die mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 3 mit einem Härter versehen werden, sind zuvor in einer Beleimungsvorrichtung trocken beleimt worden. Nach der Aufbringung des Härters können die Fasern einer Formmaschine und anschließend einer Presse zugeführt werden.