Mattenvorwärmung mit Mikrowelle – Eine Möglichkeit zur Steigerung der Produktionsleistung Ihrer Holzwerkstoffplattenanlage
Seit der Erfindung der Mikrowellentechnik um 1940 hat sich die Anwendung dieser Technik stetig ausgeweitet und ist heute selbstverständlicher Bestandteil unseres täglichen Lebens geworden. Diese Technologie befindet sich nun gerade im Stadium des Überganges zur Standardausrüstung für Anlagen der Holzwerkstoffplattenproduktion.Vor ungefähr 12 Jahren wurde die erste, in eine kontinuierliche Pressenlinie für LVL-Herstellung integrierte Mikrowellen- vorwärmeinrichtung gebaut. Seitdem sind sechs weitere kontinuierliche Pressenlinien für LVL mit integrierter Mikrowelle geliefert worden. Dieses technische Konzept stellt auch heute noch den Stand der Technik dar und ist die einzige wirtschaftliche Methode der kontinuierlichen Herstellung von LVL, da andere Vorwärmsysteme, wie z.B. Dampfinjektion, keine effiziente Wärmeübertragung in zusammengefügte Furnierpakete gestatten. Die Herausforderung beim Einsatz von Mikrowellen-Vorwärmsystemen in kontinuierlichen Anlagen liegt in der Abschirmung des Mikrowellenofens. Diese wird durch einen komplexen Reflektions- und Absorptionskanal erreicht. Die Öffnung des Kanals muss an Plattendicke und- breite angepasst werden, um Leckage aus dem System zu vermeiden. Zwei unterschiedliche Frequenzen sind durch die Genehmigungsbehörden zur Benutzung in der industriellen Anwendung freigegeben, z.B. 915 MHz in Nordamerika und 2,45 GHz in Europa.Im Jahre 2007 hat Dieffenbacher eine 1,2 m (4 Fuß) breite Mikrowellenvorwärmanlage in seinem Forschungs- und Entwicklungszentrum in Eppingen eingebaut. Wie man der Thermograph-Abbildung entnehmen kann, erwärmt die Mikrowellentechnik die Matte sehr gleichmäßig über die Breite und Dicke der Matte. Eine Temperaturerhöhung um 20–25 K (36–45°F) kann heute als gesicherter Auslegungsparameter betrachtet werden. Das System benötigt im Formstrang nur ungefähr 10 m (33 Fuß) Einbaulänge. Da das Mikrowellensystem unmittelbar vor dem Einlauf der Presse installiert wird, besteht keine Gefahr der Leimvoraushärtung.Mikrowellentechnologie kann jedoch nicht nur für kontinuierliche LVL-Herstellung eingesetzt werden. Sie ist das einzige Verfahren (ausgenommen Hochfrequenztechnologie, die sehr teuer ist und großen Einbauraum benötigt), bei dem nur die Mattentemperatur angehoben wird ohne Beeinflussung anderer Prozessparameter, wie z.B. Mattenfeuchte oder Leimaushärtezeit, etc. Aus diesem Grunde ist diese Technologie auch hervorragend zum Einsatz in der Produktion von MDF und Spanplatten geeignet. Seit 2008 betreibt die Pfleiderer AG in ihrem Werk in Nidda erfolgreich eine Mikrowelle zur Mattenvorwärmung bei der MDF-Herstellung.So weit klingt dies alles sehr vielversprechend. Ausgezeichnete Temperaturverteilung, kein Einfluss auf andere Prozessparameter, keine. Voraushärtung des Leimes, etc. Bleibt aber die Frage, wann der Einsatz eines Mikrowellen-Vorwärmsystems sinnvoll erscheint, ob es effizient arbeiten kann und wirtschaftliche Vorteile für die Produktionsanlage erbringen wird. Um diese Fragen beantworten zu können, bedarf es einer detaillierten Analyse der jeweiligen individuellen Ausgangssituation. Es gibt natürlich Anlagen, bei denen aufgrund der Gebäudesituation eine Verlängerung der Pressenlinie nicht möglich ist. Es gibt andere Fälle, wo das Produktspektrum so breit ist (z.B. von Dünnplatten bis zu Plattenstärken von 60 mm und mehr, und von niedriger Dichte bis zu hoher Dichte), dass die Anlagenleistung Schwankungen von bis zu 40 % unterliegt. In solchen Fällen ist die Auslastung der Bereiche Hackschnitzelherstellung und Fasererzeugung für einen Teil der Produktion dramatisch gering. Unter diesen Bedingungen ist ein wirtschaftlicher Betrieb nicht möglich und bei Minderauslastung der Rohstoffaufbereitungslinie ist die Herstellung stabiler Prozessparameter nicht mehr gewährleistet. Ein typisches Beispiel für den Zustand nicht ausreichend ausgelasteter Aufbereitungslinien ist die Produktion von HDF und MDF auf der gleichen Produktionsanlage. HDF kann mit weit höherer Leistung produziert werden als MDF hoher Qualität. Die MDF-Herstellung könnte jedoch durch Integration eines Mikrowellen-Vorwärmsystems auf ein äquivalentes Niveau der Durchsatzleistung gebracht werden. Wenn man dies tut, so wird der Verbrauch von elektrischer Energie der Gesamtanlage steigen, aber der spezifische Verbrauch pro m3 erzeugte Platte wird sinken, da ungefähr 40–50 % des Gesamtenergieverbrauches einer Anlage nicht direkt in das Verhältnis zur Durchsatzleistung der Anlage gesetzt werden kann. So ist z.B. der Energieverbrauch aller pneumatischen Transportsysteme und Filter nur geringfügig abhängig von der aktuellen tatsächlichen Durchsatzleistung der Pressenlinie. So können bei MDF-Produktion mit integriertem Mikrowellen-System die variablen Produktionskosten sogar sinken. Weitere Vorteile werden dadurch erzielt, dass die Produktionsleistung ansteigt. Integrierte Mikrowellen-Systeme können das wirtschaftliche Ergebnis von Anlagen mit breitem Produktmix erheblich verbessern.
Bild 1: Kontinuierliche Presse mit Mikrowelle
Bild 2: Thermograph Laborplatte
Bild 3: HDF Produktion/Beispiel
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