用于制造具有减少的VOC排放物的纤维板的方法与流程

本发明涉及用于制造具有减少的voc排放物的纤维板的方法，特别是用于制造hdf板或mdf板的方法。

背景技术：

1、基于木质纤维素材料诸如木材、稻草或甘蔗渣使用干法与湿法技术制造木纤维的连续方法包括但不限于将原材料切碎成游离纤维或纤维聚集体，在随后的步骤中将游离纤维或纤维聚集体用胶水涂覆，干燥，成型并且压制成最终产物，即所谓的板或纤维板。如今，纤维从原材料中的释放优选在所谓的热机械过程中在单一步骤中进行或者在热和机械过程中在至少两个单独的步骤中进行。

2、在第一热处理之前，通常将木屑洗涤以去除任何污染物，诸如污物或石头。热处理(即，原材料的加热)例如在第一热处理装置中在高达约100℃的优选温度下，特别是在大气压下进行，并且随后在优选加压的第二热处理装置中在例如大约150℃至190℃的温度下，特别是在约4巴至13巴的压力下进行。木屑在热处理装置中的停留时间可以根据主导的方法条件进行调节，并且可以例如在约1分钟至10分钟之间。根据相关技术，在第二热处理装置中的加热优选借助蒸气进行。然后在精制机中进行机械加工，精制机也称为纤维分离机。木屑原材料在精制机中的停留时间较短。转化为与机械加工相关的机械能的能量在尺寸减小区中转化为热量，并且在加工系统中作为排出气体、特别是蒸气出现，所述排出气体是由原材料中的水分产生。

3、在精制机中进行纤维分离之后，通常将木纤维气动输送至纤维干燥器，在所述纤维干燥器中根据当前的纤维水分，在大量空气和约140℃至200℃的受控入口空气温度下进行干燥过程。从干燥空气中机械分离出纤维。然后干燥的纤维经输送，用于板的成型、预压制和最终压制。使干燥空气经受排出气体洗涤。为此，使用湿法洗涤、湿法电过滤器或生物过滤器、以及生物废水处理。

4、根据相关技术，在纤维释放和干燥(尤其是在第二热处理装置中)过程中释放的木材排放物与纤维松散材料一起从第一热处理装置经由精制机输送至干燥器，在所述干燥器中从纤维中分离出大部分，并且最后将来自干燥器的潮湿干燥空气在排出气体洗涤后引导至大气中。这些木材排放物主要含有挥发性有机物质，即所谓的挥发性有机化合物(voc)。

5、在voc中，有一些物质在潮湿排出气体洗涤中的水溶解度很小，使得它们的分离度只有百分之几或甚至接近于零。这特别适用于萜烯。因此，已知湿法分离过程仅实现10％至30％的排放减少程度。低溶解度是由于物质在水中固有的低溶解度以及在干燥空气中的强烈稀释，这极大地降低了分压并且因此降低了热力学驱动力。萜烯来源于所用木材的树脂。它们是挥发性油。它们也被称为松节油。

6、没有离开干燥器的剩余量随纤维流进入后续的加工单元，在所述加工单元中它们被相继释放至周围的气氛中或者作为最终产物(板)中的残余产物出现。因此，排放物也可以从最终产物中排放至大气中。

7、从wo 99/10594中已经知道，第二热处理装置提供有上部出口，用于对在上部出口释放的有机排放物进行脱气。在此，将蒸气引入第一热处理装置的下部部分，并且在逆流蒸气中的蒸气冷凝过程中，将侵入第一热处理装置的上部部分中的木屑洗涤。这是通过蒸气向上移动通过木屑柱到达第一热处理装置的上部部分中的较冷木屑来实现的。将由木屑中水分蒸发产生的释放排放物、排出空气和蒸气通过相应装置的出口分离和处置。此公开案还揭示了来自第一热处理装置的木屑借助螺旋传送机被输送至精制机，所述螺旋传送机在输送过程中压缩和排出木屑。

8、根据公开文献ep 1597427 a1，已知一种方法，其中将在压缩过程中产生的排出气体在螺旋传送机中经由布置在压缩区中的出口来处置。根据此文献的设备的特征在于，在压缩区中布置用于排放蒸发的水分的排出气体出口，所述蒸发的水分是在压缩木屑时产生的并且含有含voc的排出气体。

9、ep 2 573 258 a1描述了一种用于加工木屑以产生含有木材的纤维材料的方法和设备。关于木屑的洗涤，据称这是通过使用加热到98℃的水加热至约90℃来完成。

10、us 4,925,527描述了一种用于在tmp(热机械浆)过程中回收松节油的方法，其中将气流从精制机中取出并且进料至冷凝器中。

11、ep 1 021 612 a1描述了一种用于生产和处理木材纤维的设备，所述设备包括纤维生产部分和至少一个干燥器段，所述纤维生产部分提供有木屑预热器和搅打器(beater)，所述木屑预热器和搅打器(beater)用于从木屑中释放纤维，所述干燥器段用于干燥纤维。在纤维生产部分与干燥器段之间提供蒸气分离器部分，所述蒸气分离器部分包括旋风分离器，所述旋风分离器的入口连接至用于从搅打机器获得的纤维和蒸气的鼓风机管线。将旋风分离器的下部出口经由闸门连接至用于纤维的传送/干燥管线。将旋风分离器的上部出口连接至用于分离挥发性有机物质以及从旋风分离器的蒸气中回收热量的装置。

12、us2012/227918 a1描述了一种精制机蒸汽分离系统，其包括用于将纤维材料混合物从精制机输送至蒸气分离器的入口的鼓风管线。将排出蒸气从分离器中经由排出蒸气出口排放。清洁的纤维材料从分离器中经由出口排放，这防止了显著一部分排出蒸气到达出口。中继管连接至出口和干燥器导管，并且在两者之间输送清洁的纤维材料。树脂入口连接至中继管并且向其供应树脂。在干燥器导管中干燥清洁的纤维材料之前，将树脂与清洁的纤维材料混合。

13、然而，为了对环境友好的木材加工，需要从生产纤维板、尤其是生产hdf板或mdf板的过程中甚至更高效地去除voc，其中还应该实现节约资源的过程。

技术实现思路

1、根据本发明，通过具有权利要求1的特征的用于制造具有减少的voc排放物的纤维板的方法，实现了问题的解决方案。从属权利要求和下面的说明书中给出了本发明的优选配置，其中每个可以单独或组合地代表本发明的方面。

2、描述了用于制造具有减少的voc排放物的纤维板的方法，其中所述方法至少包括以下方法步骤：

3、a)提供含木材的木屑；

4、b)在一个热处理装置中或在多个热处理装置中热处理所述木屑；

5、c)将所述木屑在精制机中切碎，特别是进行纤维分离；

6、d)将切碎的、特别是纤维分离的木屑胶合；以及

7、e)将切碎的、特别是纤维分离的且胶合的木屑压制以形成所述纤维板，

8、其中

9、f)在至少一个蒸气排放位置以受控的方式从所述方法中分离、特别是连续分离在所述方法中使用或产生的蒸气，其中以预定的含量范围内分离所述蒸气，使得总分离的蒸气的含量范围的下限和上限取决于方法步骤a)中使用的木屑的至少一种规格。

10、这种方法允许特别有利的方式来高效地减少纤维板生产中对环境有害的voc排放物。此外，节约资源的方法是可能的。

11、在本发明意义内的术语voc(挥发性有机化合物)特别是指存在于用作本文所述方法的原材料的木材中的挥发性化合物。特别地，此方法中所述的挥发性有机物是萜烯，它以木油的形式存在于木材中。实例包括以下物质，所述物质可以以在括号中给出的基于所含voc的重量百分比存在：α-蒎烯(20％至70％)、β-蒎烯(5％至20％)、柠檬烯(1％至5％)、莰烯(1％至5％)、苯酚(0.2％至2％)。其他组分可以包括月桂烯、α-水芹烯、β-水芹烯、3-蒈烯、伞花烃、萜品醇、罗勒烯。

12、在本发明意义内的术语“受控”意指在蒸气分离方面，待分离的蒸气的含量和/或材料流是可调节的，优选是可控的。在这方面，不可调节和/或不可控制的蒸气排放位置不应理解为在本发明意义内受控的蒸气分离。

13、在此描述的方法用于制造纤维板。在本发明意义内的纤维板以通常已知的方式理解为具有在包含粘合剂的基质中的木纤维的板。例如，纤维板可以是所谓的中密度纤维板(mdf板，密度为例如700至800kg/m3)或低密度纤维板(ldf，密度为例如小于650kg/m3)。此外，所谓的高密度纤维板(hdf板，密度为例如大于800kg/m3)可以使用所描述的方法来制造。更优选地，mdf板或hdf板可以使用所描述的方法来制造。此类纤维板特别适用于作为屋顶下板的室内装修或墙壁的外包层。所述板也广泛用于制造家具。将它们应用为用于房间内部装配的地板、天花板或墙壁覆盖物也是合适的。

14、在此描述的方法中，首先提供根据方法步骤a)的含木材的木屑。在此步骤中，基本上可以提供任何木材，将其粗略地切碎，使得其可以提供为木屑。

15、所用木材基本上不受限制，例如，可以使用选自松木、云杉木、落叶松、桦木、山毛榉木、死橡木、桤木等的木材，但不限于此。

16、可以将原木材加工成木屑，例如，通过将用作原材料的木材粗略地切削并且将其去皮，并且从其中清除粗杂质，即，例如，使其不含砂组分或石头。如纤维板生产领域的技术人员所知，木屑的尺寸基本上不受限制。

17、根据方法步骤b)，所述方法包括在一个热处理装置中或在多个热处理装置中热处理所述木屑。在此方法步骤中，例如，可以将木屑用蒸气或加压热水处理，从而从木材中去除voc。因此，此方法步骤中的温度可以至少部分在高于100℃的范围内。另外，所述一个或多个热处理可以用于进一步清洁木屑。

18、根据方法步骤c)，将木屑在精制机中切碎。在此方法步骤中，将先前已经被粗略切碎的木材进一步切碎，使得其呈现适合于待生产的板的形式。如本领域任何技术人员通常所知的，这可以例如通过调节研磨机构或引入木屑中的能量和/或木屑处理的持续时间来调节。特别地，此方法步骤可以包括对木屑进行纤维分离。

19、然后将在方法步骤c)之后获得的切碎或纤维分离的木屑根据方法步骤d)胶合。胶合被理解为意指特别是将木屑引入包含用作胶水的粘合剂的基质中。粘合剂或胶水可以是例如脲-甲醛树脂，例如用三聚氰胺或苯酚增强的脲-甲醛树脂。另外，胶水或粘合剂优选是可固化的，例如通过施加热量，使得在固化后形成稳定的结构，其可以用作相应的纤维板。

20、因此，然后可以将纤维分离且胶合的木屑根据方法步骤e)压制以形成纤维板，特别是通过施加热量和/或电磁辐射。可以理解的是，在此方法步骤中应用的具体参数取决于待压制的材料，特别是所用胶水或粘合剂。

21、在此描述的方法中，进一步提供了以下内容：根据方法步骤f)，在至少一个蒸气排放位置以受控的方式从所述方法中分离在所述方法中使用或产生的蒸气，其中以预定的含量范围分离所述蒸气，使得总分离的蒸气的含量范围的下限和上限取决于方法步骤a)中使用的木屑的至少一种规格。蒸气的分离可以优选地连续进行。例如，蒸气的连续分离包括不间断分离或连续周期性分离，因此包括可定义的周期性重复出现的暂停。

22、特别地，通过在至少一个蒸气排放位置以受控的方式从所述方法中分离在所述方法中使用或产生的蒸气，其中以预定的含量范围分离所述蒸气，使得总分离的蒸气的含量范围的下限和上限取决于方法步骤a)中使用的木屑的至少一种规格，与相关技术的解决方案相比，可以实现显著的优点。

23、本发明特别基于这样的事实，即通过从所述方法中分离蒸气，可以从生产流中分离出voc，因为它们积累在蒸气中。因此，相应的蒸气分离导致voc排放物(诸如来自制造产品(即，生产的纤维板)的排出气体或烟雾)的减少。

24、令人惊讶地，已经发现，为了实现voc排放物的显著减少，没有必要从所述方法中连续分离大量蒸气。相反，已经发现，即使通过排放相对少量的蒸气，也可以去除几乎全部含量的voc，尤其是萜烯。这可以显著减少去除的蒸气的含量并且因此例如减少待进一步处理的蒸气的含量。这可以降低整个方法的复杂性并且因此降低成本。

25、另外，在纤维板的制造中，除了在所述方法过程中已经产生的蒸气之外，通常还需要产生另外的蒸气，以便获得足够量的蒸气用于相应的加工步骤。然而，蒸气的产生也与复杂性和成本相关，所述复杂性和成本相关根据本发明可以显著降低。

26、在本文所述的方法中，还发掘到的是，即使在此方法中作为最重要voc的萜烯具有超过150℃的沸点，但已经发现即使温度低于100℃的排出蒸气流或通常是蒸气流也可能含有相当大量的挥发性有机物质，尤其是萜烯。因此，在本文所述的方法中，有利的是侧重于总分离蒸气含量而不管其来源或局部分离点如何。

27、蒸气流的分离基本上可以使用相关领域的技术进行，并且有利的是，处理蒸气以收集voc并且不与voc一起直接释放至环境中。例如，可以借助过压或负压分离蒸气。

28、在预定的含量范围内分离蒸气，使得总分离的蒸气含量范围的下限和上限取决于在方法步骤a)中使用的木屑的至少一种规格，这可以以多种方式实现，如下面更详细描述的。

29、在本文所述方法之后，可以进一步加工所生产的纤维板，特别是根据它们的具体应用领域进行加工。例如，可以将所生产的纤维板砂磨或锯成更小的板，或者例如在层压过程中，可以施加另外的层。此外，有可能将某些结构引入板中，所述结构可以用作彼此或与其他基板的附接。以这种方式，纤维板可以有利地被指引用于所希望的应用。

30、关于木屑的至少一种规格，应该提到的是，只有一种规格可以用作确定待分离的蒸气的含量的基础，或者优选地，多种规格可以用作确定待分离的蒸气的含量的基础。

31、例如，可以从以下规格中选择一种规格或多种规格。

32、特别地，规格可以是所述方法中使用的木屑的含量。例如在间歇过程中，木屑和蒸气两者的含量可以是绝对含量，或者例如在连续过程中，木屑和蒸气两者的含量可以是每单位时间的含量。可以理解的是，不管木屑的具体配置和组分如何，木屑的含量显著影响由木材引入至方法中的voc并且因此同样显著影响待排放的voc，使得当确定待分离的蒸气的含量时，应该优选考虑木屑的含量。

33、可替代地或优选地，除了所用木屑的含量之外，还可能优选的是，含量范围的下限和上限取决于在方法步骤a)中提供的木屑中所含的voc、尤其是萜烯的含量。因此，可以特别地确定或估计木屑中包含多少含量的voc并且因此特别地确定或估计每单位含量木屑中存在多少含量的萜烯。换句话说，基于木屑的含量，可以考虑木屑中存在的萜烯或voc的的重量百分比的含量。

34、这种规格可能是特别有利的，因为已经表明不同类型的木材也具有不同含量的萜烯。因此，一定含量的木屑中存在的voc含量可以取决于所用木材的具体类型。

35、特别地，通过选择这样的规格，可以特别可靠地减少待分离的蒸气的含量，因为确保了不会由于在蒸气分离过程中出现的voc变化而分离太少蒸气并且因此出现不希望地大的含量的voc。另外，仍然可以可靠地减少待分离和可能产生的蒸气的含量，而没有上述风险。

36、还可能有利的通过检查所使用的木屑来确定或者基于所使用的木屑的类型来估计在方法步骤a)中使用的木屑中所含的voc的含量、尤其是萜烯的含量。

37、通过检查木屑确定voc的含量能够特别确切地确定木屑中所含的voc，使得也可以非常精确地确定待分离的蒸气的含量。在此，可以通过分析木屑的组分以已知的方式确定voc含量。这可能是有利的，例如，因为voc的含量可以简单地通过在储存过程中烟雾的排放或由于相同类型木材中所含的voc的变化而降低。

38、基于所用木屑的类型，特别是考虑到木屑是由哪种类型的木材形成的，对木屑中所含的voc、尤其是萜烯的估计可以允许特别简单地确定voc的含量，其中复杂性可以保持最小。这种配置可能特别基于这样的事实，即不同类型的木材，诸如桦木或云杉，通常具有不同含量的voc，诸如萜烯，但是所含voc的含量、特别是所含萜烯的含量是木材类型的特征。因此，已知所用木材的类型，可以预先估计voc的含量，而不必进行分析。

39、为了确保相应木材的voc含量的可能的不准确性不是关键的，可以确定分离的蒸气含量，包括可定义的安全因子，即，根据所利用的萜烯含量的数据，可以分离可定义地大于所需含量的蒸气含量。这也允许特别安全且可靠地减少从所述方法中去除的voc的含量。

40、已经发现，在方法步骤f)中，基于所提供的木屑的萜烯含量，使分离的蒸气的总含量为所述质量的0.5至100倍、优选所述质量的0.5至50倍、更优选所述质量的0.5至10倍的含量范围内是足够的。此含量显著低于相关技术的解决方案中(例如，在us 4,925,527中)的分离的蒸气含量，但令人惊讶的是足以从所述方法中基本上去除全部含量的voc并且因此显著减少本文所述的用于制造纤维板的方法中的voc排放物。因此，已经表明，例如，当在此描述的方法或在所述方法中分离的蒸气的含量基于由木屑引入所述方法中的voc诸如萜烯的含量时，可以分离出令人惊讶地少的含量的蒸气，这足以解决根据本发明的任务。

41、可替代地或另外地，所提供的木屑的干质量也可以是确定待分离的蒸气的含量的良好指标。因此，可能有利的是，在方法步骤f)中，基于所提供的木屑的干质量，分离的蒸气的总含量在所述质量的0.001至0.2倍、优选所述质量的0.001至0.1倍、更优选所述质量的0.001至0.02倍的含量范围内。

42、即使在这种关联的情况下，待分离的蒸气的含量也显著低于相关技术的解决方案中(例如，在us 4,925,527中)的分离的蒸气含量，但也令人惊讶地足以从所述方法中去除几乎全部含量的voc并且因此显著减少在此所述的用于制造纤维板的方法中的voc排放物。因此，还已经表明，例如，当在此描述的方法或在所述方法中分离的蒸气含量基于所提供的木屑的干质量时，可以分离出令人惊讶地少的含量的蒸气，这足以解决根据本发明的任务。

43、在此，木材或木屑的干质量特别是指绝对干(atro-absolut trocken)的木材，这在一般木材加工中是惯常的。所用木材的干质量可以进而基于所用木材类型的已知数据进行分析确定或估计。此外，在连续或间歇过程中，所述质量可以容易地确定为每单位时间的质量或绝对质量，如上所述。

44、还已经表明，有利的是，将至少一个蒸气排放位置定位在精制机的上游，即在加工顺序中位于精制机之前。已经表明，在精制机之前已经从木材中去除了显著含量的voc，并且因此，在精制机之前通过蒸气分离从方法中去除voc是有利的。一方面，这可以实现有效的voc去除。此外，可以防止在所述方法中携带voc，这可能使得更加难以去除。

45、关于在精制机上游的定位，可能特别有利的是，定位在精制机上游的蒸气排放位置包括热处理装置，或者定位在精制机与热处理装置诸如蒸煮器之间。已经表明，可以通过蒸气分离在这些位置有效地从方法中去除voc、尤其是萜烯，使得在这种配置中所述方法能够特别有效地进行。因此，也可能有利的是，蒸气排放位置是在木屑蒸煮器之前的蒸气处理装置或木屑蒸煮器本身，或者位于蒸气处理装置与蒸煮器之间。在这些排放位置也表明，可以有效地从方法中去除voc，尤其是萜烯。

46、在此，在诸如精制机的位置的上游的蒸气分离可以是在木屑的主要材料流或蒸气再循环的位置，尽管蒸气再循环在与主要材料流相反的方向上运行，但由于其位置邻近主要材料流的相应位置或由于蒸气再循环的路线，但它仍可以被描述为上游。因此，例如，从精制机到热处理装置的蒸气再循环被认为在精制机的上游。

47、如上所述，在精制机上游的一个或多个蒸气排放位置分离蒸气可能非常有效。特别地，由于在此所述的方法的特征在于仅分离非常少量的蒸气，因此可能有利的是，为了能够特别有效地分离蒸气并且尽可能完全地从所述方法中去除voc，将至少一个蒸气排放位置定位在精制机的下游。因此，即使不是所有萜烯都在精制机的上游被去除，这种配置也允许在精制机的下游从所述方法中驱逐出这些萜烯。

48、尤其是在这种配置中，voc排放物的减少可以特别有效地减少。

49、就有效减少voc排放物而言，可能特别有利的是，定位在精制机下游的蒸气排放位置是定位在精制机下游的蒸气分离器。蒸气分离器被理解为是旨在从方法中去除蒸气的装置。除了有效地减少voc之外，这种配置因此还可以在不需要复杂设备的情况下实施。

50、还可以优选的是，至少一个蒸气排放位置产生自液体流。在这种配置中，蒸气因此可以出现自相应的热液体流，其然后被分离，或者可以将没有出现蒸气的较冷液体流加热直至蒸气出现，以便分离出由此产生的蒸气流。

51、在这种配置中，可以考虑的是，从木材中逸出的voc或萜烯不仅积累在蒸气中，而且也存在于液体流中，至少以少量存在。通过从这些液体流中排放蒸气，然后可以有效地从所述方法中去除这些voc级分，这可以进一步整体有效地减少voc。

52、其中可以发现voc的液体流的实例包括直接来自压实螺杆的挤压水流或者是来自压实螺杆的挤压水流中出现的液体流。

53、也可能有利的是，收集根据方法步骤g)去除的含voc的蒸气，并且如果适用，进一步处理一种或多种组分。在这种配置中，由于收集分离的蒸气流并且可能进一步处理它们的可能性，所述方法因此不仅可以用于减少voc排放物，而且还可以更经济得多地进行。这是由于在蒸气流中所含的材料或蒸气流的其他特性，诸如其热量，可以用于所述方法或其他方法，使得可以节省成本和资源。

54、例如，可能有利的是，作为进一步处理，分离萜烯或松节油的混合物。虽然此类物质确实应该作为排放物从制造纤维板的方法中减少，以防止它们释放至环境中，但是这些物质对于其他方法或应用来说可能是有价值的产品。因此，就在此描述的方法的经济性而言以及就所用木材的价值创造而言，这种配置可能是特别有利的。如果作为进一步的处理，分离纯露(hydrolate)，这同样适用。在本发明的意义中，纯露通常被理解为在蒸气冷凝后获得的水相，其中可能含有相应的水溶性组分，诸如甲醛。

55、此外，可能有利的是，将分离的蒸气或一种或多种组分通过燃烧或暴露于高温、吸附、吸收、膜技术、冷凝、结晶或其他合适的工艺工程技术来进一步处理。

56、燃烧或暴露于高温允许例如热后燃并且从而可能以能量方式利用包含在分离的蒸气流中的voc。其他提到的技术可以各自是指分离或分开单独的物质。

57、也可能有利的是，将在所述方法中产生的材料流(例如，分离的蒸气流)的热量以能量方式再用于所述方法中。在这种配置中，因此可以再利用材料流中固有的呈热量形式的能量，特别是用于加热其他材料流。此步骤也可以改善根据本发明的方法的经济方面并且从而节省成本和资源。

58、下面将参考附图，使用优选的示例性实施方案，通过举例方式更详细地解释本发明，其中下面示出的特征既可以单独地也可以组合地代表本发明的方面。