Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beleimen von Fasern, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Verfahren zum Steuern des Leimauftrags.
Mit Fasern werden nachfolgend alle lignocellulosehaltigen Fasern bezeichnet, die insbesondere zur Herstellung von Holzwerkstoffen eingesetzt werden. Typische Fasern sind solche, die aus Holzhackschnitzeln oder aus Einjahrespflanzen, aus Palmen oder Gräsern nach dem RMP-(Refiner Mechanical Pulping), TMP- (Thermomechanical Pulping) oder CTMP-Verfahren (Chemo-Thermomechanical Pulping) erzeugt werden, aber auch durch chemischen Holzaufschluß erzeugte Fasern sind hier einbezogen. Die beleimten Fasern können vorzugsweise zur Herstellung von Holzwerkstoffen eingesetzt werden; sie sind vor allem zur Fertigung von Faserplatten geeignet. Ein typisches, aber bei weitem nicht das einzige Beispiel ist der Einsatz beleimter lignocellulosischer Fasern zum Herstellen von MDF-Platten (mitteldichte Faserplatten).
Fasern, die zur Herstellung von Holzwerkstoffen verwendet werden, werden aus flüssigkeitsgetränkten Hackschnitzeln hergestellt. Vor dem Verleimen müssen die Fasern auf eine Faserfeuchte (Wassermasse bezogen auf absolut trockene Fasermasse) unter 100 %, vorzugsweise zwischen 1 und 10% getrocknet werden, um eine dauerhafte Verleimung sicherzustellen, und um sogenannte Dampfplatzer zu verhindern, dies sind Risse und Störungen im Fasergefüge des Holzwerkstoffes, die durch Dampfblasen entstehen, die während des Verleimens erzeugt werden. Als "trockene Fasern" im Gegensatz zu den flüssigkeitsgetränkten Fasern, die nach dem Zerfasern von Hackschnitzeln vorliegen, werden nachfolgend also Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% bezeichnet. Besonders bevorzugt handelt es sich jedoch um Fasern mit einer Faserfeuchte zwischen 1 und 10%.
Zum Herstellen von Holzwerkstoffen aus Fasern wird der Fasermasse zwischen 5 und 30 % Leim bezogen auf die absolut trockene Fasermasse zugesetzt. Als Leime werden verschiedene Kunstharze eingesetzt, häufig zum Beispiel Phenol-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd oder, wenn keine wasserfeste Verleimung erforderlich ist, Harnstoff-Formaldehyd. Als Leim werden nachfolgend alle natürlichen Leime und Kunstharze bezeichnet, die auf lignocellulosehaltige Fasern aufgebracht werden, um Holzwerkstoffe herzustellen.
Bei der Erzeugung von Mitteldichten Faserplatten (MDF) wird heute eine sogenannte "Blow-Line"-Beleimung vorgenommen. Dabei werden Fasern unmittelbar nach ihrer Herstellung im Refiner bei hohen Temperaturen und hohem Druck in der sogenannten "Blow-Line" mit dem Leim vermischt. Die Beleimung findet durch Eindüsen des Leims in die Blow-Line statt. Die Blow-Line befindet sich zwischen dem Refiner und einem Fasertrockner. Aufgrund des Druckunterschiedes zwischen Refiner und Fasertrockner schießen die noch feuchten und sehr heißen Fasern mit einer Geschwindigkeit von 200 bis über 450 m/s durch die Blow-Line. Durch die dabei entstehenden Turbulenzen in der Blow-Line findet die Vermischung des eingedüsten Leims mit den Fasern und dadurch die Beleimung der Fasern statt. Dieser Vorgang vollzieht sich in Bruchteilen von Sekunden. Die beleimten Fasern gelangen am Ende der Blow-Line in den Fasertrockner. Dort werden sie auf die gewünschte Feuchte getrocknet und anschließend zu Plattenwerkstoffen oder Formteilen verpreßt.
Diese Art der Beleimung wird heute in jedem MDF-Werk angewendet. Sie ist technisch einfach durchzuführen, birgt jedoch zwei bedeutende Nachteile in sich. Zum einen wird bei der Trocknung der Fasern Formaldehyd aus dem Leim auf der Faseroberfläche freigesetzt. Dieses gelangt mit der Trocknerabluft in die Atmosphäre. Daher sind aufwendige Installationen wie zum Beispiel Abluftwäscher, Elektrofilter und dergleichen zur Reinigung der Trocknerabluft von MDF-Fasertrocknern erforderlich bzw. werden von den jeweiligen Genehmigungsbehörden vorgeschrieben. Abluft-Reinigungsanlagen sind in der Anschaffung und im Betrieb sehr kostenintensiv.
Zum anderen härtet der Leim beim Trocknungsprozeß teilweise schon aus oder diffundiert in die Fasern hinein und steht dann nicht mehr zum Verbinden von Fasern zur Verfügung. In der Regel wird von einer Faserfeuchte (Faserfeuchte bedeutet Wassermasse bezogen auf absolut trockene Fasermasse) von über 100% auf eine Faserfeuchte um 10% heruntergetrocknet. Der dabei aushärtende Leim trägt nicht mehr zur Faserbindung bei. Er ist sozusagen verloren. Man geht davon aus, daß ca. 20% des eingesetzten Leimes nach der Trocknung nicht mehr reaktiv sind. Da Leim teuerer ist als Fasern, stellt dieser Verlust einen bedeutenden Kostenfaktor dar.
Alternativ zur vorstehend beschriebenen Naßbeleimung wurde verschiedenlich auch die Trockenbeleimung von MDF-Fasern großtechnisch mit Leimmischern aus der Spanplattenindustrie versucht. Zur Trockenbeleimung von Fasern wurden Spänemischer eingesetzt, die zum Beleimen von Holzspänen in der Spanplattenproduktion Verwendung finden. Der Aufbau solcher Mischer umfaßt einen meist liegend angeordneten drehbaren Zylinder, der von einer zentralen Welle durchsetzt ist. Die Welle ist mit Austrittsöffnungen für den Leim versehen. Gegebenenfalls sind Fördermittel für die Späne im Zylinder oder an der Welle angebracht. Der Energieverbrauch von Spänemischern ist dabei erheblich.
Weitere Verfahren zur Trockenbeleimung sind in der US-Patentschrift 2,658,847 sowie der DD-Patentschrift 78 881 beschrieben. Die Fasern werden jeweils vor dem Leimauftrag vereinzelt, der Leim wird durch Sprühen aufgetragen und die Fasern werden ohne weitere Behandlung direkt zu Holzwerkstoffen verarbeitet. Dabei wird versucht, die Bildung von Faseragglomeraten nach Möglichkeit zu verhindern, doch kann dies -wie sich in der Praxis gezeigt hat- nicht vollständig vermieden werden.
In der deutschen Offenlegungsschrift 1 653 223 wird vorgeschlagen, die trocken beleimten Fasern vor der Weiterverarbeitung durch Zupfwalzen wieder zu vereinzeln. Dieses Verfahren hat sind jedoch nicht bewährt, weil die beleimten Fasern die Zupfwalzen zusetzen und weil die Zupfwalzen die Fasern nicht nur vereinzeln sondern durch den ausgeübten mechanischen Druck auch erneut Faseragglomerate erzeugen.
Die Trockenbeleimung ist vor allem an der schlechten Leimverteilung und an der Bildung von Faseragglomeraten gescheitert. Diese verursachen eine uneinheitliche Oberfläche der Faserplatte und einen heterogenen Aufbau in der Rohdichte der Platte. Die durch die Faseragglomerate verursachten Rohdichteschwankungen können zu Schäden an den Pressblechen moderner kontinuierlicher Preßanlagen führen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Beleimen von Fasern vorzuschlagen, bei dem der Einsatz von Leim minimiert wird. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen, mit der Fasern mit möglichst geringem Leim- und Energieeinsatz optimal beleimt werden. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern des Leimauftrags vorzuschlagen, mit dem die Beleimung unter optimierten Bedingungen erfolgt.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Beleimen von Fasern, die zuvor auf eine Faserfeuchte unter 100 % eingestellt wurden, wobei Leim auf die Fasern aufgebracht wird, und anschließend die sich gegebenenfalls durch das Beleimen ergebenden beziehungsweise nach dem Beleimen vorhandenen Faseragglomerate in einem Faser/Luftstrom in Turbulenz versetzt und so durch Verwirbeln wieder aufgelöst werden.
Bisher richteten sich alle Maßnahmen, mit denen versucht wurde, Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100 % zu beleimen, darauf, das Beleimen so zu gestalten, daß keine Faseragglomerate entstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren strebt dies auch an, trennt darüber hinaus jedoch zwischen den Schritten des Beleimens der Fasern und des Anflösens von Faseragglomeraten.
Es hat sich -entgegen den Vorurteilen der Fachleute- herausgestellt, daß die gleichmäßige Beleimung der verhältnismäßig trockenen Fasern gewährleistet ist, und daß die Faseragglomerate ohne Beschädigung der Fasern, also auch ohne Verlust an Faserfestigkeit wieder aufgelöst werden können. Mit dem Verfahren nach dem Hauptanspruch ist es insbesondere möglich, trockene Fasern, also Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100%, vorzugsweise zwischen 10 und 1% Faserfeuchte zu beleimen und beim Beleimen entstandene Faseragglomerate wieder aufzulösen, indem die Faseragglomerate in einem Faser/Luftstrom durch Verwirbeln wieder aufgelöst werden. Der besondere Vorteil dieser Maßnahmen liegt darin, daß die trockenen, beleimten Fasern nach dem Auflösen etwa vorhandener Faseragglomerate unmittelbar einer Produktion von Holzwerkstoffen zugeführt werden können. Leimverluste, die durch das Aushärten von Leim beim Trocknen von Fasern verursacht werden, werden hier vermieden.
Die Art und Weise, wie die Fasern der Beleimung und nachfolgend dem Auflösen der Faseragglomerate zugeführt werden, kann beliebig gestaltet werden. Es ist ein mechanischer Transport der Fasern, beispielsweise durch Schneckenförderer, vorstellbar. Besonders bevorzugt wird jedoch, daß die Fasern in einem Luftstrom, nachfolgend als Faser/Luftstrom bezeichnet, gefördert werden. Diese Art des Transportes ist besonders kostengünstig und einfach zu realisieren. Aufwendige Fördermittel entfallen und der Faser/Luftstrom ist einfach zu steuern. Mit Luft ist im Zusammenhang dieser Beschreibung vor allem Umgebungsluft gemeint, doch schließt diese Bezeichnung auch alle anderen Gase ein, die zum Transport der Fasern und gegebenenfalls auch zum Behandeln der Fasern einsetzbar sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Fasern vor dem Beleimen getrocknet werden. Dabei wird der Feuchtegehalt der Fasern vorzugsweise auf Werte unter 20% oder unter 10%, je nach den Erfordernissen der Produktion, die sich an die Beleimung anschließt, auch unter 5% bis unter 1% Feuchtegehalt getrocknet. Bei der Trocknung wird gegebenenfalls bereits berücksichtigt, daß durch das Auftragen von Leim erneut Feuchtigkeit auf die Faser aufgebracht wird.
Das Auflösen von Faseragglomeraten geschieht bevorzugt dadurch, daß die Fasern und die Faseragglomerate, die in einem Faser/Luftstrom gefördert werden, in eine turbulente, abgelöste, intensiv wirbelbehaftete Strömung versetzt werden. Die bei turbulenter Strömung entstehenden Wirbel üben Scherkräfte auf die Fasern und Faseragglomerabe aus, die so bemessen sind, daß die Faseragglomerate wieder in einzelne Fasern zerlegt werden, daß aber die Faser selbst unbeschädigt bleibt. Da der Leim auf der Faseroberfläche fester haftet als die Fasern aneinander, weisen auch die vereinzelten Fasern nach wie vor eine gleichmäßige Beleimung auf. Durch das Auflösen von Faseragglomeraten nach dem Beleimen wird erreicht, daß der von den Verarbeitern gewünschte, besonders homogene und gleichmäßig beleimte Faserstoff bereitgestellt wird, der insbesondere Voraussetzung für eine gleichmäßige und störungsfreie Produktion von Faserplatten ist.
Zum Erzeugen turbulenter Strömung, in der Faseragglomerate aufgelöst werden, eignen sich besonders Anlagenteile, die aus der Span- und Faserherstellung bzw. -bearbeitung an sich schon bekannt sind. Refiner, Defibratoren oder Mühlen werden erfindungsgemäß so betrieben, daß entgegen dem ursprünglichen Verwendungszweck die Fasern und Faseragglomerate beim Passieren des Refinders oder der Mühle nicht mechanisch bearbeitet werden, zum Beispiel auf einen höheren Mahlgrad gemahlen werden, sondern lediglich in turbulenter Strömung verwirbelt und dabei vereinzelt, also "geflufft" werden.
Ein Refiner läuft beim Auflösen von Faseragglomeraten beispielsweise mit einem Plattenabstand von über 0,2 mm, vorzugsweise von über 1,0 mm. Bei dieser Öffnungsweite findet keine Mahlung statt, aber der Faser/Luftstrom wird zwischen den beiden Platten des Refiners vollständig in turbulente, abgelöste, wirbelbehaftete Strömung versetzt. Refiner und Mühlen sind als Geräte mit außerordentlich hohem Energieverbrauch bekannt und deswegen bestehen an sich aus Kostengründen Bedenken gegen den erneuten, zusätzlichen Einsatz solcher Anlagenteile, die ja auch schon zum Herstellen der Fasern selbst verwendet werden. Diese Bedenken lassen sich jedoch dadurch widerlegen, daß die Refiner bzw. Mühlen hier keine Mahlarbeit ausüben sollen. Die Geräte laufen sozusagen im Leerlauf. Der Energieverbrauch zum Auflösen der Faseragglomerate ist also denkbar gering, so daß durch den Einsatz dieser Geräte kaum zusätzliche Kosten entstehen.
Je nach Belastung und Größe der Produktionsanlagen können auch einfachere Vorrichtungen zum Verwirbeln des Faser/Luftstroms eingesetzt werden. Ein Rotor oder Propeller, der am Ausgang der Vorrichtung zum Beleimen von Fasern oder in der anschließenden Leitung des Faser/Luftstroms angeordnet ist, kann den Faser/Luftstrom ausreichend beschleunigen und/oder verwirbeln, so daß vorhandenen Faseragglomerate wieder aufgelöst werden.
Es ist ohne weiteres denkbar, Fasern mit hoher Faserfeuchte auf die vorstehend beschriebene Weise zu beleimen und ggf. wieder zu vereinzeln, um sie anschließend zu trocknen und weiterzuverarbeiten. Es wird jedoch besonders bevorzugt, bereits getrocknete Fasern zu beleimen und diese nach dem Auflösen von Faseragglomeraten unmittelbar einer Formstation zum Herstellen von Holzwerkstoffen zuzuführen. Gerade diese Abfolge von Verfahrensschritten gewährleistet einen ökonomischen Einsatz von Energie und Leim, so daß gegenüber der konventionellen Abfolge von Verfahrensschritten erhebliche Kosteneinsparungen erreicht werden.
Die Fasern können unmittelbar nach dem Beleimen und dem Auflösen der Faseragglomerate weiterverarbeitet werden. Es können aber auch Zwischenlager angeordnet sein, um die Fasern vor dem Beleimen oder nach dem Auflösen der Faseragglomerate zu sammein, bevor sie dem Beleimen bzw. der Produktion zugeführt werden.
Wie schon ausgeführt, werden Fasern in der Blow-Line bei Geschwindigkeiten von über 200 m/s bis über 450 m/s beleimt und anschließend getrocknet. Es liegt auf der Hand, daß sowohl wegen der Unwägbarkeiten des Trockenprozesses als auch wegen der nur ungefähr einstellbaren Bedingungen des Beleimens selbst stets ein Überschuß an Leim vorzusehen ist, was erhebliche Kosten verursacht. Es wird deshalb als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens angesehen, daß es möglich ist, Fasern bei niedrigen Geschwindigkeiten zu beleimen, weil so der Leimzusatz genau und sparsam dosiert werden kann. Die Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen beträgt jedenfalls unter 150 m/s, vorzugsweise unter 50 m/s. Besonders bevorzugt werden Fallgeschwindigkeiten im Bereich zwischen 0,1 und 10 m/s. Bei derart niedrigen Fallgeschwindigkeiten, die durch entsprechendes Steuern des Faser/Luftstroms einstellbar sind, verbleibt ausreichend Zeit, die Fasern optimal zu beleimen.
Es wird als besonders vorteilhaft beurteilt, wenn die Fasern in einem Faser/Luftstrom mit natürlicher Fallgeschwindigkeit der Gravitation folgend sinken. Es kann aber auch angebracht sein, die Fasern einem gewisse Gegenstrom auszusetzen oder sie beispielsweise auf einem spiralförmigen Weg durch die Beleimzone zu führen, um die Verweilzeit in der Beleimzone zu erhöhen oder um Fasern nach dem Beleimen für die Weiterverarbeitung zu konditionieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt ebenfalls mit der niedrigen Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen zusammen. Während des Beleimens kann erfindungsgemäß das Klima, insbesondere Temperatur und Luftfeuchte, in der Umgebung der Fasern so eingestellt werden, wie es zum Auftragen des Leims und beispielsweise zur Verhinderung des Aushärtens des Leims am vorteilhaftesten ist. Auch diese Maßnahme trägt also zum ökonomischen Einsatz von Leim bei. Temperatur und Luftfeuchte als kritische Parameter für das Umgebungsklima lassen sich beispielsweise durch Zusetzen temperierter Luft mit vorgegebener Luftfeuchte einfach einstellen.
Falls erforderlich kann das Beleimen in Gegenwart von inerten oder Schutzgasen erfolgen, beispielsweise dann, wenn die Anwesenheit von Sauerstoff für den Leim unzuträglich ist.
Bedingt durch die niedrigere Geschwindigkeit der Fasern beim Beleimen ist es möglich, den Feuchtegehalt der Fasern während des Beleimens und/oder des Auflösens der Faseragglomerate innerhalb gewisser Grenzen gezielt einzustellen. So ist es beispielsweise möglich, übertrocknete Fasern geringfügig zu befeuchten oder Fasern, die durch Auftragen eines zu wasserhaltigen Leims einen zu hohen Feuchtegehalt aufweisen, durch Trocknen wieder optimal für die weitere Verarbeitung einzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in der nachstehend beschriebenen Vorrichtung besonders einfach und kostengünstig durchführen. Eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern mit einer Faserfeuchte von unter 100 % umfaßt in der einfachsten Ausgestaltung einen Turm, der eine Einfüllöffnung für die zu beleimenden Fasern, im Turm oder in seiner Wand angeordnete Mittel zum Aufbringen von Leim sowie einen Austrag für die beleimten Fasern aufweist, wobei an diesen Austrag eine Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten durch Erzeugen von Turbulenz in einem Faser/Luftstrom angeschlossen ist.
Der Turm ist von beliebigem Querschnitt, vorzugsweise aber zylindrisch geformt. Die Einfüllöffnung und der Austrag sind jeweils an entgegengesetzten Enden des Turms angebracht, vorzugsweise im Bereich der Stirnseiten. Die Einfüllöffnung kann als einfache Öffnung zum Einbringen der Fasern in den Turm ausgebildet sein, sie kann aber auch als verschließbare Öffnung oder als Schleuse ausgebildet sein, beispielsweise dann, wenn durch Öffnen oder Schließen der Einfüllöffnung die in den Turm einzubringende Fasermasse gesteuert werden soll oder wenn definierte Klimaverhältnisse im Turm einzuhalten sind. Der Austrag kann in gleicher Weise wie die Einfüllöffnung als Öffnung, an die beispielsweise ein Rohr anschließt, als verschließbare Öffnung oder als Schleuse ausgebildet sein. Die Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten schließt sich entweder unmittelbar an den Austrag an oder sie ist durch eine Verbindungsleitung, zum Beispiel ein Rohr, mit dem Austrag verbunden.
Durch die Einfüllöffnung gelangen die Fasern in den Turm. Der Turm steht, bezogen auf die Längsachse des Turms, vorzugsweise senkrecht, er kann aber auch schräg oder sogar waagerecht angeordnet sein. Die Fasern werden mechanisch oder -was bevorzugt wird- in einem Faser/Luftstrom in den Turm eingetragen und durch den Turm hindurch gefördert. Bei senkrecht stehendem Turm ist es besonders vorteilhaft, daß die Fasern, der Schwerkraft folgend, ohne zusätzlichen Energieeinsatz durch eine Beleimzone, in der die Beleimung durchgeführt wird, in dem Turm hindurchsinken können. Der Turm hat sich als besonders geeignet erwiesen, um das Beleimen durchzuführen, weil er ein ausreichend großes Volumen aufweist, um einen Durchsatz zu ermöglichen, der beispielsweise eine Faserplattenproduktion versorgen kann. Außerdem ist ein Turm einfach zu errichten und kann ohne weiteres sämtliche Mittel zum Beleimen, zum Zuführen von Luft oder zum Verwirbeln der Fasern aufnehmen, die gegebenenfalls zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind.
Die Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten, die vorstehend bereits näher beschrieben wurde, ist am Austrag des Turms angeordnet. Nach dem Beleimen werden die Fasern, insbesondere, wenn ein Refiner oder eine Mühle am Austrag des Turms angeordnet ist, durch den Sog, der von dem Rotor im Refiner oder in der Mühle beim Beschleunigen des Faser/Luftstroms erzeugt wird, angezogen. Besondere Fördermittel zwischen Turm und Refiner oder Mühle sind daher in der Regel nicht erforderlich.
Die Mittel zum Beleimen, die im oder am Turm angebracht sind, sind bevorzugt als Düsen ausgebildet, die über Zuführleitungen mit einem Vorratsbehälter verbunden sind. Düsen eignen sich bestens, um den Leim fein zu zerstäuben und so auf die Oberfläche der zahlreichen Fasern aufzubringen, die durch den Turm gefördert werden. Die Düsen können in der einfachsten, kostengünstigsten und damit vorteilhaftesten Ausführungsform in der Wand des Turms angeordnet werden. Der Turm und die Düsen für den Leim sind so aufeinander abzustimmen, daß die Düsen den Leim nicht bis auf die gegenüberliegende Wand des Turms sprühen, aber daß andererseits auch das vollständige Beleimen der Fasern gewährleistet ist. Die Anordnung der Düsen kann frei gewählt werden, sie kann kreisringförmig, spiralig oder in anderer, geeigneter Weise festgelegt werden. Der Bereich des Turms, in dem die Düsen zum Beleimen der Fasern angebracht sind, wird als Beleimzone bezeichnet. Das Eindüsen des Leims kann entweder pneumatisch im Luftstrom erfolgen oder luftlos durch Verdüsen mittels statischem Drucks.
Neben den Mitteln zum Beleimen sind gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen in dem Turm oder in der Wand des Turms angeordnet. Die Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen sind im einfachsten Fall die Mündungen entsprechender Zuführleitungen. Bevorzugt sind diese Mittel zum Einbringen von Luft oder von anderen Gasen jedoch auch als Düsen ausgebildet. Die Düsen sind entweder verteilt in der Beleimzone und/oder außerhalb der Beleimzone angeordnet. Sie können zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden. Mittels Einbringen von Luft kann zum Beispiel der Verlauf des Faser/Luftstroms und/oder die Geschwindigkeit der Fasern geleitet und beeinflußt werden. Die Luft kann gekühlt, gewärmt, befeuchtet oder getrocknet sein, so daß über die Mittel zum Einbringen von Luft das Klima im Turm, insbesondere in und nach der Beleimzone eingestellt werden kann. Wie schon vorstehend beschrieben, wird meist Luft in den Turm eingeleitet werden. Sollte jedoch für besondere Anwendungszwecke eine Inertgas- oder Schutzgasatmosphäre erforderlich sein, so kann dies mit Hilfe der Mittel zum Einbringen von Gasen jederzeit realisiert werden. Es ist ebenfalls möglich, gasförmige Reaktionskomponenten, die mit dem Leim zusammenwirken sollen, auf diese Weise in den Turm einzubringen. Aber auch Additive, die für das fertige Holzwerkstoffprodukt von Bedeutung sind, wie zum Beispiel Fungizide, können hier bereits eingebracht werden.
Schließlich können im Turm oder an der Wand des Turms Mittel zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern angeordnet sein. Diese Mittel können als Leitbleche, Rotoren, Schikanen oder dergleichen ausgebildet sein. Da die Fördergeschwindigkeit und die Verwirbelung der Fasern für die Qualität und Gleichmäßigkeit der Beleimung ausschlaggebend ist, ist das Anordnen solcher Mittel zum Verwirbeln eine Maßnahme, die das Ergebnis der Beleimung in der Regel signifikant verbessert.
Die vorstehend beschriebenen Mittel zum Beleimen, zum Einbringen von Luft und zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern sind vorzugsweise an bzw. in der Wand des Turms angebracht. Dies ist konstruktiv einfacher und auch unter dem Gesichtspunkt der Instandhaltung günstiger als das Einsetzen solcher Mittel in das Innere des Turms. Falls jedoch Gründe dafür sprechen, diese Mittel im Turm anzuordnen, beispielsweise Platzgründe, so ist dies ohne weiteres möglich.
Es wird besonders bevorzugt, daß die vorstehend beschriebenen Mittel zum Beleimen, zum Einbringen von Luft und zum Verwirbeln und/oder Fördern von Fasern verstellbar ausgebildet sind. Falls Düsen verwendet werden, so sollten diese verstellbar sein, um auch nach dem Einbau noch ein optimales Ausrichten der Sprühkegel vornehmen zu können, so daß tote Winkel vermieden werden. Außerdem kann es erforderlich sein, Änderungen der Einstellung vorzunehmen, wenn sich der Durchsatz von Fasern im Turm ändert oder wenn andere Leime verarbeitet werden. Auch der Sprühkegel der Düsen und die Durchsatzmenge sollten aus den genannten Gründen variabel sein.
Der Turm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise senkrecht angeordnet, mit obenliegender Einfüllöffnung und einem Austrag am unteren Ende des Turms. Mit dieser Anordnung wird die Schwerkraft zum Fördern der Fasern in dem Faser/Luftstrom genutzt und somit der Energieaufwand minimiert. Je nach Anordnung und Ausrichtung der vorhandenen Produktionsanlagen kann es aber erforderlich sein, den Turm schräg oder liegend, also waagerecht anzuordnen. Steht der Turm nicht senkrecht, dann ist dafür Sorge zu tragen, daß der Faser/Luftstrom in etwa in der Mitte des Turms verläuft. Ablagerungen an den Wänden müssen nach Möglichkeit vermieden werden, um ein "Zuwachsen" des Turms zu verhindern. Durch entsprechende Anordnung von Düsen läßt sich dies jedoch auf einfache Weise verwirklichen.
In der einfachsten Ausführungsform ist der Turm zylindrisch oder annähernd zylindrisch. Es wird aber bevorzugt, daß der Turm mindestens abschnittsweise konisch ausgebildet ist. Insbesondere im Bereich des Austrags nach der Beleimzone sollte der Turm konisch ausgebildet sein, um durch die Querschnittsverminderung eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms zu bewirken, damit die Ausbildung von Wirbeln und Turbulenzen unterstützt wird. Es ist aber auch möglich, den Turm insgesamt konisch auszubilden oder zwei Kegelstümpfe so zu einem Turm zusammenzusetzen, daß der maximale Querschnitt des Turms zwischen Einfüllöffnung und Austrag liegt. Mit der Form des Turms kann die Verwirbelung und die Fördergeschwindigkeit der Fasern wirksam beeinflußt werden.
Die Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten sind vorzugsweise als Refiner oder Mühle ausgebildet. Diesen an sich bekannten Anlagenteilen ist gemeinsam, daß sie mindestens einen Rotor, also ein schnell drehendes Bauteil aufweisen. Durch die Geometrie des Refiners bzw. der Mühle ist gewährleistet, daß ein Faser/Luftstrom, der auf einer festgelegten Förderstrecke von der Einfüllöffnung durch die Beleimzone zum Austrag und durch den Refiner bzw. die Mühle bewegt wird, in definierter Weise in eine wirbelbehaftete, turbulente Strömung versetzt wird, ohne daß es zu mechanischen Schädigungen der Fasern kommt. Das Auflösen der Faseragglomerate geschieht auch deshalb sehr schonend, weil beim Erzeugen der Wirbel und Turbulenzen zusätzliche Luft in den Faser/Luftstrom hineingerissen wird.
Das Auflösen der Faseragglomerate wird durch Verwirbeln im Faser/Luftstrom erreicht. Die wirbelbehaftete, turbulente Strömung wird vorzugsweise durch Beschleunigen des Faser/Luftstroms erreicht. Dabei genügt bereits eine verhältnismäßig geringe Erhöhung der Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms um ca. 25%, vorausgesetzt, der Faser/Luftstrom wird beim Beschleunigen möglichst stark verwirbelt. Eine größere Erhöhung der Geschwindigkeit, beispielsweise um ca. 50%, 100% oder 200% oder darüber ist genausogut geeignet, Faseragglomerate durch Verwirbeln im Faser/Luftstrom zu beseitigen. Vorteilhaft ist, daß es genügt, den Faser/Luftstrom kurzfristig zu verwirbeln. Sekunden oder Bruchteile von Sekunden des Verwirbelns genügen bereits, um die Faseragglomerate wieder in beleimte Einzelfasern zu zerlegen.
Beim Beleimen entstandene Faseragglomerate werden durch Verwirbeln sowohl beseitigt, wenn der Faser/Luftstrom von einer Geschwindigkeit von ca. 10 m/s während des Beleimens auf ca. 25 m/s beschleunigt und verwirbelt wird. Derselbe Effekt wird aber auch durch Beschleunigung des Faser/Luftstroms auf ca. 160 m/s erreicht, ohne daß die Fasern geschädigt werden. Faseragglomerate, die durch Beleimen bei einer Geschwindigkeit von ca. 150 m/s entstanden sind, werden durch Beschleunigen des Faser/Luftstroms auf ca. 200 m/s wieder zerlegt, ohne daß Fasern beschädigt werden.
Um mit möglichst geringem Energieeinsatz den Faser/Luftstrom in vollständige Turbulenz zu versetzen, erweist es sich als vorteilhaft, Siebe, Leitbleche oder Schikanen im Bereich der Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten vorzusehen. Mit diesen Maßnahmen kann der ohnehin schon geringe Energieeinsatz zum Auflösen von Faseragglomeraten weiter gesenkt werden und außerdem eine vollständige Auflösung von Faseragglomeraten gewährleistet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Leistung der Mittel zum Auflösen von Faseragglomeraten einstellbar. Wie schon weiter oben beschrieben, ist zwar nur eine geringe Antriebsleistung erforderlich, um den Faser/Luftstrom möglichst vollständig in Turbulenzen zu versetzen, doch kann es sein, daß bei Schwankungen im Durchsatz eine Anpassung der Leistung der Refiner, Mühlen oder Propeller bzw. Rotoren nötig ist.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Faser/Luftstrom nach dem Auflösen der Faseragglomerate in bzw. durch einen Sichter geleitet wird, in dem überschüssige Luft aus dem Faser/Luftstrom abgeschieden wird, die beim Erzeugen der Turbulenzen aufgenommen wurde. Durch das Einfügen eines Sichters wird das Volumen des Faser/Luftstroms wieder auf ein deutlich geringeres Maß reduziert. Die überschüssige Luft wird vorzugsweise durch Leitungen, die zwischen dem Sichter und den Mitteln zum Einbringen von Luft und anderen Gasen angeordnet sind, im Kreislauf geführt. Es liegt auf der Hand, daß es zwar möglich ist, überschüssige Luft einfach in die Umgebung abzuleiten, doch ist es -unter anderem wegen der günstigeren Energiebilanz- vorteilhaft, den Kreislauf zumindest teilweise zu schließen. Insbesondere dann, wenn nicht Luft sondern andere Gase im Turm zugesetzt werden, empfiehlt sich die Kreislaufschließung, um Reinigungsanlagen einzusparen, die beim Ableiten von überschüssiger Luft in die Umgebung sonst zu installieren sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung zum Beleimen von Fasern sind in bzw. an den Leitungen, die zwischen dem Sichter und den Mitteln zum Einbringen von Luft in den Turm angeordnet sind, Mittel angebracht, mit denen Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit der überschüssigen Luft eingestellt werden können, bevor diese wieder dem Turm zugeführt wird. Falls erforderlich können auch Reinigungsvorrichtungen eingesetzt werden, die dem im Kreislauf zu führenden Luftstrom unerwünschte Stoffe entziehen. Die vorgenannten Mittel zum Einstellen von Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit, also Kühl-bzw. Heizvorrichtungen oder Luftbe- oder -entfeuchter erweisen sich besonders dann als vorteilhaft, wenn das Klima in der Beleimzone oder im Turm insgesamt nach bestimmten Vorgaben gesteuert wird.
Als eigenständig erfinderischen Teil, der zur Lösung der Aufgabe beiträgt, Fasern ökonomisch zu beleimen und überschüssigen Material- und/oder Energieeinsatz zu vermeiden, wird nachstehend ein Verfahren zum Steuern des Leimauftrags auf die Fasern beschrieben, bei dem in Abhängigkeit von der zu beleimenden Fasermasse und/oder des je Fasermasse aufzubringenden Anteils an Leim die Mittel zum Aufbringen von Leim einzeln, in Gruppen oder insgesamt so eingestellt werden, daß sie einen jeweils vorgegebenen Anteil an Leim je Zeiteinheit oder je Gewichtseinheit bezogen auf die zu beleimende Fasermasse in den Turm einbringen. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es gemäß des hier vorgeschlagenen Verfahrens möglich, auf den Leimauftrag auf die Fasern Einfluß zu nehmen und die Reaktionsbedingungen entsprechend detailliert zu steuern. Dadurch kann der Leim- und Energieeinsatz optimiert werden und die Gleichmäßigkeit des Leimauftrags auf die Fasern gezielt verbessert werden.
Ein verbesserter Leimauftrag wird auch dadurch erreicht, daß die Mittel zum Einbringen von Luft oder anderen Gasen in den Turm so eingestellt werden, daß jeweils eine vorgegebene Verwirbelung und /oder ein vorgegebener Weg bzw. eine vorgegebene Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms eingehalten wird. Mit dieser Maßnahme wird der Weg des Faser/Luftstroms durch den Turm so auf die Beleimzone abgestimmt, daß der eingebrachte Leim möglichst vollständig auf der Oberfläche der Fasern abgelagert wird.
Werden zusätzlich die je Zeiteinheit in den Turm eingetragene Fasermasse und/oder die Faserfeuchte erfaßt, und in Abhängigkeit von diesen Werten die Temperatur und/oder die Luftfeuchte im Turm oder in der Beleimzone eingestellt, dann können die Fasern -was nach dem Stand der Technik nicht möglich ist- optimal auf die Anforderungen der Produktion, insbesondere auf die Anforderungen der Pressen zum Verpressen der Fasern beispielsweise zu MDF-Platten an den Leim eingestellt werden.
Die Temperatur beim Eintritt in den Turm bzw. in der Umgebung der Fasern als wesentlicher Reaktionsparameter für das Verhalten der Fasern bei der Beleimung und das Aushärten des Leims wird gemäß einer Vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ebenfalls erfaßt und in die Steuerung einbezogen.
Es ist schon als Fortschritt anzusehen, wenn Temperatur und Luftfeuchte, Zusatz von Luft oder anderen Gasen, Transportgeschwindigkeit und andere vorstehend beschriebene Parameter im Turm insgesamt eingestellt werden können. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird aber darüber hinaus ein für bestimmte Bereiche oder Zonen des Turms jeweils optimiertes Strömungs- und/oder Klimaprofil eingestellt. So kann zum Beispiel im Bereich der Einfüllöffnung (der Einfüllzone) durch Einbringen temperierter Luft für den Faser/Luftstrom die Temperatur der Fasern optimal auf die Beleimung eingestellt werden. In der Beleimzone können Luftfeuchte und Temperatur, aber auch Weg und Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms zum Beispiel so vorgegeben werden, daß der Leimauftrag ohne Verluste und mit minimaler Bildung von Faseragglomeraten abläuft. Im Bereich des Austrags kann durch Einstellen von Temperatur und Luftfeuchte die Faserfeuchte der beleimten Fasern so eingestellt werden, daß das Verpressen der Fasern störungsfrei abläuft. Zum Einstellen dieser Profile können die jeweiligen Mittel zum Einbringen von Leim oder Luft oder anderen Gasen oder die Mittel zum Verwirbeln oder Fördern von Fasern jeweils einzeln oder in Gruppen angesteuert werden.
Zur Optimierung der Beleimung wird weiter vorgeschlagen, die Konsistenz des auf die Fasern aufzubringenden Leims in Abhängigkeit von der Luftfeuchte im Turm einzustellen. Da der Feuchtegehalt der Fasern im Hinblick auf das Verpressen eine kritische Größe ist, und da durch das Aufbringen des Leims zusätzliche Feuchtigkeit auf die Fasern aufgebracht wird, bedeutet eine präzise Einstellung der Konsistenz des Leims eine verbesserte Einstellung der beleimten Fasern auf das Verpressen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend am Beispiel der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 2 zum Beleimen von lignocellulosehaltigen Fasern. Ein Turm 4 ist das Kernstück der Vorrichtung 2. Der Turm 4 ist aus Edelstahl hergestellt und -falls erforderlich- innen mit Teflon oder einem vergleichbaren Material mit Anti-Haftwirkung beschichtet. Die Beschichtung verhindert ein Anhaften der beleimten Fasern an der Wand 6 des Turms. Der Turm 4 ist ca. 10 m hoch und hat einen Durchmesser von ca. 1.5 m; er ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. In die Wand 6 des Turms 4 sind Leimauftragsdüsen 8 eingelassen, deren Sprühkegel einstellbar sind. Die Leimauftragsdüsen 8 sind über eine Zuleitung 10 mit einem Leimvorratsbehälter 12 verbunden. Weiter sind in die Wand 6 des Turms 4 Luftdüsen 14 eingelassen. Die Luftdüsen 14 haben ebenfalls einstellbare Sprühkegel. Die durch die Luftdüsen 14 eingesprühte Luft wird über Zuleitungen 16 zugeführt.
An der oberen Stirnseite des Turms 4 ist eine einfache Einfüllöffnung 18 angebracht, die weder verschließbar noch in ihrem Durchlaß veränderbar ist. Andere Ausführungsformen der Einfüllöffnung, beispielsweise Öffnungen mit einstellbarem Durchmesser oder Schleusen oder dergleichen können bei Bedarf eingesetzt werden. Durch die Einfüllöffnung 18 werden Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100% in den Turm 4 eingetragen. Die Fasern werden vorzugsweise entweder aus einem Vorratsbehälter oder aus einem Trockner zugeführt.
An der gegenüberliegenden Stirnseite des Turms 4 ist ein Austrag 20 angeordnet. Der Austrag 20 verbindet den Turm 4 mit einem Refiner 22. Die Wände 24 des Austrags 22 sind zum Refiner 20 hin konisch ausgebildet. Der Austrag 20 mündet in etwa im Zentrum der Refinerscheiben 26. Der konische Austrag 20 bewirkt durch die Querschnittsverengung eine deutliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und fördert dadurch die Ausbildung von Turbulenzen und erzeugt durch die Beschleunigung eine intensive Verwirbelung des Faser/Luftstroms.
Der Refiner 22 weist zwei profilierte Scheiben 26 auf, von denen eine Scheibe ruht (Stator) und eine Scheibe mit ca. 4.000 Umdrehungen pro Minute rotiert (Rotor). Die Scheiben sind im Abstand von ca. 1.5 mm voneinander angeordnet. Bei diesem Scheibenabstand läuft der Rotor in etwa im Leerlauf; er leistet keine Mahlarbeit weil der Durchlaß zwischen Stator und Rotor zu groß ist. Der Refiner 22 erzeugt Turbulenzen, die zur Auflösung von Faseragglomeraten führen. Auch der Refiner 22 ist aus Edelstahl gefertigt und gegebenenfalls beschichtet, beispielsweise mit Teflon, so daß die beleimten Fasern nicht an den Scheiben 26 oder anderen Teilen des Refiners 22 haften bleiben.
Dem Refiner 22 nachgeschaltet ist ein Sichter 28, der mit dem Refiner 22 durch eine Leitung 30 verbunden ist. Im Sichter 28 werden Fasern und überschüssige Luft getrennt. Die überschüssige Luft wird aus dem Sichter über die Leitung 16 und die Luftdüsen 14 zurück in den Turm 4 geführt. Aus dem Sichter 28 werden die beleimten Fasern entweder einem Vorratsbehälter oder einer Formstation bzw. einer Presse zum Erzeugen von Holzwerkstoffen zugeführt.
Die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung 2 eignet sich besonders zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beleimen von lignocellulosehaltigen Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100%. Die Fasern werden konventionell, zum Beispiel durch RMP-, TMP- oder CTMP-Verfahren aus Hackschnitzeln hergestellt. Die Zerfaserung der Hackschnitzel erfolgt bei hoher Feuchtigkeit, über 100%, üblicherweise über 200% Wassergehalt bezogen auf die absolut trockene Fasermasse. Die Fasern werden anschließend getrocknet und dann, entweder direkt aus dem Trockner oder aus einem Vorratsbehälter der Beleimung zugeführt.
Die Fasern werden in einem Faser/Luftstrom durch die Einfüllöffnung 18 in den Turm 4 gefördert. Das Bewegen der Fasern in einem Luftstrom -oder einem anderen, geeigneten Gasstrom- ist einfach, energiesparend und kostengünstig. Der von der Einfüllöffnung 18 zum Austrag 20 gerichtete Luftstrom wird vorzugsweise durch den rotierenden Refiner 22 erzeugt, der den Faser/Luftstrom stetig ansaugt. Alternativ oder ergänzend zum Refiner 22 kann der Faser/Luftstrom auch durch die Luftdüsen 14 erzeugt werden. Die Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms ist weitaus geringer als bei dem vorstehend beschriebenen Blow-Line Verfahren. Der Faser/Luftstrom hat eine Geschwindigkeit von weniger als 150 m/s, vorzugsweise von unter 50 m/s. Im Ausführungsbeispiel wird unterstellt, daß der Faser/Luftstrom mit einer Geschwindigkeit durch den Turm 4 und die Beleimzone "B" bewegt wird, die der natürlichen Fallgeschwindigkeit entspricht. In dem Faser/Luftstrom werden die Fasern in die Beleimzone "B", in Fig. 1 schraffiert dargestellt, bewegt. Die Beleimzone "B" ist der Bereich des Turms 4, in dem Leimauftragsdüsen 8 in die Wand 6 des Turms eingelassen sind. Die Fasern werden in der Beleimzone "B" mit ca. 10 bis 20 % Leim bezogen auf die absolut trockene Fasermasse besprüht. Der Leim wird fein verteilt eingesprüht und lagert sich nahezu vollständig auf der Oberfläche der Fasern ab.
Um Leimverluste zu minimieren werden die Luftdüsen 14, die zwischen den Leimauftragsdüsen 8 in der Beleimzone "B" angeordnet sind, so ausgerichtet, daß sie den Faser/Luftstrom so ausrichten, daß die Fasern dem Sprühkegel der Leimauftragsdüsen 8 möglichst gleichmäßig ausgesetzt sind. Dabei kann der Sprühkegel der Luftdüsen 14 durchaus auch entgegen der Hauptbewegungsrichtung des Faser/Luftstroms ausgerichtet sein.
Das Beleimen der Fasern mit der hier beschriebenen Vorrichtung minimiert bereits die Bildung unerwünschter Faseragglomerate. Bisher bekannte Verfahren zum Trockenbeleimen von Fasern setzten Spänemischer mit verhältnismäßig kleinem Volumen und mechanischen Fördereinrichtungen ein, die zum Beleimen von Spänen zwar gut geeignet sind, doch die überhaupt nicht zum Beleimen von Fasern einsetzbar sind. Fasern weisen ganz andere Abmessungen, weitaus höhere Oberfläche je Gewichtseinheit und dementsprechend geringere Schüttdichte, aber keine nennenswerte Steifigkeit auf.
Die Faseragglomerate, die sich trotz des verbesserten Leimauftrags noch bilden, werden in einem anschließenden Verfahrensschritt wieder aufgelöst. Zu diesem Zweck wird der Faser/Luftstrom mit den darin enthaltenen Faseragglomeraten dem Austrag 20 und von dort aus dem Refiner 22 zugeführt. Der Austrag 20 ist konisch ausgebildet und der sich zum Refiner 22 hin verjüngende Querschnitt bewirkt ein stetiges Steigen der Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms und damit eine Zunahme der Verwirbelungen und Turbulenzen im Faser/Luftstrom. Beim Passieren des Refiners 22, dessen Rotor mit ca. 4.000 Umdrehungen pro Minute läuft, wird die Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms auf ca. 50 m/s erhöht und der Faser/Luftstrom wird vollständig in Turbulenz versetzt. In den Turbulenzen der abgelösten, wirbelbehafteten Strömung lösen sich die Faseragglomerate auf, ohne daß die Fasern Schaden nehmen. Der Scheibenabstand der Scheiben 26 des Refiners 22 ist mit ca. 1,5 mm so bemessen, daß keine Mahlung der beleimten Fasern stattfindet. Drehzahl des Rotors und Scheibenabstand sind als ungefähre Angaben aufzufassen. Die jeweiligen Einstellungen werden vom Fachmann so gewählt, daß der gewünschte Erfolg, das Auflösen der Faseragglomerate, bei geringstmöglichem Energieeinsatz erreicht wird.
Die beleimten, nunmehr vereinzelten Fasern werden in dem Faser/Luftstrom vom Refiner 22 dem Sichter 28 zugeführt. Hier wird überschüssige Luft, die beim Erzeugen der Turbulenzen angesaugt wurde, wieder abgeschieden. Der Sichter ist, ebenso wie die schon beschriebenen Anlagenteile (Turm 4, Refiner 22) aus Edelstahl und gegebenenfalls beschichtet. Gleiches gilt für die Leitungen, durch die der Faser/Luftstrom geführt wird.
Der Sichter 28 ist ein an sich bekanntes Bauteil zum Abscheiden überschüssiger Gas- bzw. Luftmengen. Die überschüssige Luft wird durch Leitungen 16 zumindest teilweise in den Turm 4 zurückgeführt. Die Fasern werden vom Sichter 28 entweder in einen Vorratsbehälter gefördert oder zu einer Formstation transportiert, die beispielsweise Plattenrohlinge formt, die in einer anschließenden Presse zu Faserplatten oder Formteilen gepreßt werden.
Weitere Maßnahmen zur Optimierung und verbesserten Durchführung des Verfahrens können mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 getroffen werden. Die Luftdüsen 18 können beispielsweise nicht nur zum Steuern des Faser/Luftstroms bzw. zum Verwirbeln der Fasern eingesetzt werden, sie können -sämtlich, in Gruppen oder einzeln- auch zum Einsprühen von Gasen genutzt werden, die die Reaktivität von Fasern oder Leim beeinflussen, gegebenenfalls kann das eingesprühte Gas auch eine Komponente des Leims sein.
Mittel zum Verwirbeln der Fasern sind in dem Turm 4 in Fig. 1 nicht dargestellt. Es sei aber darauf hingewiesen, daß im Turm 4 bzw. an den Wänden 6 des Turms 4 solche Mittel, beispielsweise Schikanen, Leitbleche oder dergleichen angebracht werden können, um eine optimale Führung des Faser/Luftstroms zu gewährleisten.
Der Leimauftrag wird vorteilhaft in der Weise gesteuert, daß die eingesprühte Menge an Leim jeweils in Abhängigkeit von der in den Turm 4 eingetragenen Fasermasse dosiert wird. Zu diesem Zweck wird der Durchsatz der Leimauftragsdüsen 8 erhöht oder verringert, je nach Masse der je Zeiteinheit zu beleimenden Fasern.
Es kann wünschenswert sein, den Feuchtegehalt der Fasern vor, während oder nach dem Beleimen zu ändern, um die Fasern und gegebenenfalls auch den Leim möglichst gut auf das anschließende Verpressen einzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, das Klima in dem Turm 4, insbesondere Temperatur und/oder Luftfeuchte vorzugeben, um so die Faserfeuchte gezielt zu beeinflussen. Es können zum Beispiel übertrocknete Fasern von der Einfüllöffnung 18 bis zum Eintritt in die Beleimzone "B" durch Einsprühen feuchter Luft wiederbefeuchtet werden oder ungenügend getrocknete Fasern können durch Einsprühen trockener Luft weiter getrocknet werden. Das vorzeitige Aushärten von Leim oder das Eindringen von Leim in die Fasern kann durch Einstellen definierter Temperatur und Luftfeuchte in der Beleimzone verhindert werden. So werden Temperaturen von ca. 20 bis 80 C, meist aber ca. 20 bis 40 C bei einer Luftfeuchte von ca. 40 bis 95% als besonders geeignet für den Leimauftrag eingestellt. Die Luftfeuchtigkeit kann an sich auch unter 40% liegen, doch dann müssen Maßnahmen getroffen werden, um eine statische Aufladung der Fasern zu verhindern. Statisch aufgeladene Fasern neigen dazu, sich an der Turmwand abzusetzten, sie werden nicht mehr ohne weiteres im Faser/Luftstrom mitgeführt. Unter diesen Bedingungen können sämtliche technisch eingesetzten Leime einschließlich PMDI-Isocyanat-Leime für die Faserbeleimung eingesetzt werden.
Nach dem Beleimen kann zum Beispiel die beim Leimauftrag aufgenommene überschüssige Flüssigkeit durch Nachtrocknen mindestens teilweise wieder entfernt werden, indem trockene Luft durch die Luftdüsen 14 eingesprüht wird, die zwischen Beleimzone "B" und Austrag 20 angeordnet sind.
Ein solches Klimaprofil wird erfindungsgemäß ohne weiteres durch Anordnen von Luftdüsen 14 und Leimauftragsdüsen 8, durch das Erfassen von in den Turm 4 eingetragener Fasermasse und gegebenenfalls der Faserfeuchte sowie durch das Steuern der Düsen 8 und 14 in Abhängigkeit von Fasermasse und -feuchte eingestellt. Es ist darüberhinaus vorteilhaft, zusätzlich die Temperatur der Fasern beim Eintragen in den Turm 4 zu erfassen und die Temperatur sowie gegebenenfalls die Luftfeuchte im Turm 4 in Abhängigkeit von der Temperatur der Fasern sowie der Faserfeuchte einzustellen. Besonders bevorzugt wird es, wenn das Klima im Turm 4 vor, in und nach der Beleimzone "B" jeweils in Abhängigkeit vom Zustand der unbeleimten bzw. beleimten Fasern eingestellt wird.
Um die in den Turm einzusprühende Luft jeweils wie gefordert zu trocknen oder zu befeuchten und um die Luft zu erwärmen oder abzukühlen ist es zweckmäßig, entsprechene Trockner oder Luftbefeuchter, Wärmetauscher bzw. Heizungen oder Kühlgeräte in der Leitung 16 anzuordnen, die den Sichter 28 mit den Luftdüsen 14 verbindet. Die in der Leitung 16 angeordneten Geräte und die Luftdüsen 14 können entweder getrennt voneinander eingestellt werden oder es kann eine programmierbare Steuereinheit eingefügt werden, die mit Meßstellen bzw. -fühlern versehen oder verbunden ist, die die Temperatur der Fasern sowie gegebenenfalls deren Feuchte und/oder die Temperatur und/oder Luftfeuchte im Turm 4 erfassen. Der Leimauftrag wird so automatisch gesteuert. Die Vorgaben für eine Steuerung einer spezifischen Anlage können vom Fachmann einfach erfaßt werden, weil zum einen Vorgaben zum Verarbeitungsklima der Leime von den Herstellern empfohlen werden und weil zum anderen die Parameter Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Geschwindigkeit des Faser/Luftstroms innerhalb der bekannten, technisch vorgegebenen Grenzen einfach eingestellt werden können.
Die Fig. 2 a bis e zeigen einen Querschnitt durch den Turm 4 mit in der Wand 6 des Turms 4 angeordneten Leimauftragsdüsen 8 und Luftdüsen 14. Die Düsen 8, 14 können entweder in getrennten Ebenen angeordnet sein, so wie in Fig. 2a dargestellt, oder sie können in einer Ebene liegen, so wie in Fig. 2b gezeigt. Die Düsen 8, 14 können radial in den Turm 4 einsprühen (siehe Fig. 2a, b) oder der Sprühkegel kann in einem Winkel α oder in einem Winkel β in den Turm 4 gerichtet sein, so wie in Fig. 2 c - e gezeigt. Die Winkel α und β können jeweils Werte zwischen 0° und 90° bezogen auf die Längsachse "A" des Turms 4 annehmen.
Die Fig. 3 a bis c zeigen, ergänzend zu der in Fig. 1 abgebildeten Form, weitere Varianten eines Turms 4, in dem Fasern mit einer Faserfeuchte unter 100 % beleimt werden können. Fig. 3a zeigt einen sich von der Einfüllöffnung 18 zum Austrag 20 konisch verjüngenden Turm 4. Hier gehen Austrag 20 und Turm 4 ineinander über, da diese konische Form des Turms 4 einen idealen Übergang zu einer Vorrichtung zum Auflösen von Faseragglomeraten ermöglicht. Durch die stetige Verjüngung des Turms 4 von der Einfüllöffnung zum Austrag wird die Beschleunigung und Verwirbelung der Fasern wirkungsvoll unterstützt. Fig. 3b zeigt einen Turm 4, der sich von der Einfüllöffnung 18 zum Austrag 20 konisch aufweitet. Vorteilhaft ist hier, daß der Faser/Luftstrom einen besonders langen Weg durch die Beleimzone "B" nimmt, so daß das Beleimen gut gesteuert werden kann. Fig. 3c zeigt einen Turm 4, der in einem oberen Abschnitt, vorzugsweise von der Einfüllöffnung 18 bis zum Ende der Beleimzone "B" konisch erweitert ist und der sich vom Ende der Beleimzone "B" bis zum Austrag 20 konisch verjüngt. Eine solche Konstruktion ist zwar aufwendig, verbindet aber die Vorteile der anhand der in Fig. 3a und 3b beschriebenen Turmformen. Die Abmessungen des Turms 4 können stark variieren, jeweils in Abhängigkeit von der Form des Turms, von dem Faserdurchsatz je Zeiteinheit und von den Vorgaben hinsichtlich des einzustellenden Klimaprofils. Bauhöhen von ca. 5 bis 25 m und Durchmesser von 0,75 vorzugsweise ca. 3,5 m bis 6 m können sich ohne weiteres als zweckmäßig erweisen.
Fig. 4 zeigt den oberen Abschnitt 32 eines Turms 4 mit einer alternativen Ausführungsform einer Einfüllöffnung 19. Der Querschnitt des oberen Abschnitts 32 weitet sich von der Einfüllöffnung 19 zum Turm 4 kegelstumpfförmig auf. In diesem oberen Abschnitt 32 ist ein Verteilkegel 34 angeordnet, so daß der durch die Einfüllöffnung 19 eingetragene Faser/Luftstrom kreisringförmig verteilt und in den Turm 4 eingetragen wird.
Im Turm 4, unterhalb des Verteilkegels 34 ist ein Lochsieb 36 angebracht. Es deckt den Querschnitt des Turms 4 ab. Die Lochweite beträgt zwischen ca. 0,5 und 5 cm, vorzugsweise zwischen ca. 0,8 und 3 cm. Im bzw. unter dem Verteilkegel 34 ist ein Antrieb 38 für eine Verteilvorrichtung 40 befestigt. Die rotierende Verteilvorrichtung 40, hier als Rakel 42 mit mehreren Armen ausgebildet, verteilt die über die Einfüllöffnung 19 und den oberen Abschnitt 32 des Turms 4 eingetragenen Faser/Luftstrom über den gesamten Querschnitt des Turms. Die Fasern fallen somit gleichmäßig über einen großen Querschnitt verteilt in den Turm 4 in die Beleimzone.