Produktionsprozess OSB

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Produktionsprozess OSB 2017-02-20T13:10:51+00:00

Geschichte der OSB Produktion

OSB (oriented strand board) gehört zu den „Engineered wood products“, welche in den 50er Jahren in den USA und Canada entwickelt wurden. Ziel war es, eine Platte mit annähernd den gleichen technischen Eigenschaften wie Sperrholz herzustellen, bei Verwendung von ausreichend vorhandenen, schnell nachwachsenden Holzmaterialien mit geringerem Stammdurchmesser.

Definition gemäß OSB-Standard EN 300

Abschnitt 3.1 – Platte aus langen, schlanken, ausgerichteten Spänen(OSB): Eine aus langen, schlanken Holzspänen (Strands) mit vorbestimmter Form und Dicke und mit einem Bindemittel gefertigte Mehrschichtplatte. Die Strands in den Außenschichten sind parallel zur Plattenlänge oder –breite; die Strands in der Mittelschicht bzw. in den Mittelschichten können zufällig angeordnet sein oder sind im Allgemeinen rechtwinklig zu den Strands der Außenschichten ausgerichtet.

Aufbau und Struktur der OSB

Die klassische OSB ist ein Holzwerkstoff, welcher aus 3 Schichten besteht. Anders als beim Waferboard, dem Vorläufer der OSB, bei dem quadratische Späne zufällig, ohne Ausrichtung gestreut und verpresst werden, werden bei der OSB gezielt lange, schlanke Strands eingesetzt, welche im Produktionsprozess ausgerichtet und anschließend verpresst werden. Dabei maximieren die in Produktionsrichtung ausgerichteten (= orientierten) Deckschichtspäne die Biegefestigkeit der Platte.

Klassifizierung der OSB Produkte

Unterschiedliche OSB-Qualitäten werden mit den Ziffern 1-4 bezeichnet, dabei gilt: je höher die Zahl desto hochwertiger ist das Produkt. Per Definition sind für unterschiedliche Anwendungen folgende Einteilungen festgelegt:

OSB/1: Platten für allgemeine Zwecke und für Inneneinrichtungen (einschl. Möbel) zur Verwendung im Trockenbereich.
OSB/2: Platten für tragende Zwecke zur Verwendung im Trockenbereich.
OSB/3: Platten für tragende Zwecke zur Verwendung im Feuchtbereich.
OSB/4: Hochbelastbare Platten für tragende Zwecke zur Verwendung im Feuchtbereich.

Herstellung von OSB

Rohstoff

Rundholz ist das optimale Rohmaterial zur OSB-Herstellung. Es können dabei Stämme mit einem Durchmesser zwischen 80 mm und 600 mm eingesetzt werden. Beim Zerspanen des Holzes ist darauf zu achten, dass die Länge der verwendeten Holzstämme bei Verwendung von Messerringzerspanern der Zerspanerbreite entspricht oder ein Vielfaches davon beträgt. Bei den heute noch im Einsatz befindlichen Scheibenzerspanern ist das Einhalten einer genauen Holzstammlänge nicht erforderlich.

Zur Herstellung der Strands wird hauptsächlich Frischholz mit einem Feuchtegehalt von 80 % bis 140 % eingesetzt. Somit wird eine gute Elastizität der Strands sichergestellt. Trockenes Holz dagegen ist zu spröde und ergibt beim Zerspanen eine zu große Menge an Feinmaterial.

Die Auswahl der Holzarten ist standortbezogen. Vorzugsweise wird Holz von geringerer bis mittlerer Dichte verwendet, um gute Festigkeiten bei geringen Rohdichten zu erzielen. Während in Europa hauptsächlich Kiefer und Fichte zum Einsatz kommen, sind in Nordamerika Espe und Pappel das bevorzugte Rohmaterial. Sollen Mischungen verschiedener Holzarten verwendet werden, ist darauf zu achten, dass die spezifischen Gewichte der Hölzer innerhalb desselben Bereiches liegen, um eine gute Qualität der Strands zu gewährleisten. Die Herstellung einer hochqualitativen OSB beginnt mit der Entrindung des Rundholzes. Darauf folgt die Herstellung, Trocknung, Siebung und Beleimung der Strands. Eine Zweistrang-Fertigung ermöglicht die getrennte Aufbereitung von Mittelschicht- und Deckschichtstrands. Vorteil dieser getrennten Aufbereitung ist die optimale Anpassung der unterschiedlichen Strandqualitäten (Stranddicke, Feuchtegehalt nach Trocknungsprozess, Aussiebung und Beleimung) für Mittelschicht und Deckschicht.

Entrindung

Das Entrinden des Rundholzes ist für den Fertigungsprozess unverzichtbar, da die Rinde die Festigkeitswerte verringert und die Quellwerte negativ beeinflusst. Darüber hinaus trägt das Entrinden zu einer optisch ansprechenden Oberfläche der OSB- Platte bei. Der Entrindungsgrad sollte mindestens 90% betragen. Die anfallende Rinde wird in den meisten Fällen in der Rostfeuerung eines Heißgaserzeugers thermisch verwertet oder als Rindenmulch genutzt. Die Heißgase wiederum werden zum Trocknen der Strands eingesetzt.

Herstellung der Strands

Die Herstellung der Strands erfordert besondere Sorgfalt und Aufmerksamkeit. Um eine sehr gute Plattenqualität zu erzielen, sollten die Strands hinsichtlich Dicke, Länge, Breite und Feingutanteil nur geringe Schwankungen aufweisen. Die Strandlänge für eine marktübliche OSB-Platte beträgt 100 bis 150mm, die optimale Strandbreite 10 bis 15 mm, die Stranddicke 0,6 bis 0,8 mm.

Zur Herstellung von Strands werden entweder Scheiben-, Trommel- oder Messerringzerspaner eingesetzt, wobei sich in letzter Zeit hauptsächlich Messerringzerspaner durchgesetzt haben. Mit diesem leistungsstarken Zerspanertyp können Strands in sehr guter Qualität produziert werden.Die Beschickung der Messerringzerspaner ist ein zentraler Punkt. Bewährt hat sich die Beschickung per Kran. Eine entsprechend ausgewählte Greifergröße stellt sicher, dass immer eine konstante Menge von entrindetem Rundholz dem Messerringzerspaner zugeführt wird. Ein weiterer Vorteil dieser Beschickung liegt darin, dass das Rundholz während des Zerspanungsprozesses den Zerspanungsraum gut ausfüllt. Außerdem wird das Holz sehr gut gehalten und der Anteil an Feinteilen verringert.Im Anschluss an den Zerspanungsprozess werden die frischen Strands in der Regel mit Bandförderern zu den Nassspansilos transportiert, die den Trocknern vorgelagert sind.

Trocknung

Aus den Nassspansilos werden die Strands kontinuierlich den Trocknern, meist Ein-Zugtrommeltrockner, zugeführt. Die Einbauten in den Trommeln sind der gewünschten Strandlänge angepasst. Die Leistung eines Ein- Zugtrommeltrockners erreicht bis 30 t/h atro-Strands, bei einer Durchschnittsfeuchte von 100%. Die erforderliche Energie zum Trocknen liefert in der Regel ein Heißgaserzeuger. Dieser verfügt über eine Rostfeuerung, in der hauptsächlich die angefallene Rinde und andere Holzreste verbrannt werden. Im Bereich über dem Rost werden zusätzlich Holzstaubbrenner und als Reserve Gas- oder Ölbrenner installiert.

Die getrockneten Strands werden über Zyklone abgeschieden und in der Folge zur Siebung transportiert. Die Reinigung der im Trockner anfallenden Abgase erfolgt mit Nasselektrofiltern. Dabei werden Staub, wasserlösliche Stoffe, Aerosole und Kohlenwasserstoffe ausgeschieden. Der gereinigte Wasserdampf wird über einen Kamin abgeleitet.

Sortierung und Siebung

Die Sortierung und Siebung der Strands erfolgt in den meisten Fällen über Trommelsiebe. Für eine Leistung von ca. 30 t/h atro-Strands werden Trommelsiebe mit einem Durchmesser von 4,5 m und einer Länge von 12 m eingesetzt. Es ist sinnvoll das ausgesiebte Material einem zusätzlichen Schwingsieb zuzuführen. Die langen und schmalen Strands sowie die größeren Späne können nach dem Siebvorgang mit dem Schwingsieb der Mittelschicht der OSB-Platte zugeführt werden. Die feineren Späne hingegen werden in der Regel als Deckschichtmaterial bei der Herstellung von Spanplatten eingesetzt. Durch die Verwendung der Späne sowohl innerhalb der OSB- als auch innerhalb der Spanplattenproduktion ist die optimale Ausnutzung des Holzes und der Holzreste (als Energieträger) gewährleistet. Der nach dem Schwingsiebvorgang anfallende feine Holzstaub dient als Energieträger und wird der Staubverbrennung im Heißgaserzeuger zugeführt.

Beleimung

Nach der Sortierung und Siebung werden die Strands in den Trockenspansilos zwischengelagert. Bei Produktionsanforderung werden die Strands aus den Trockenspansilos ausgetragen und gelangen über die Bandwaagen für Mittelschicht und Deckschicht in die Beleimmaschine. Die Bandwaagen stellen sicher, dass die erforderliche Menge an Strands für die jeweils geforderte Produktionsgeschwindigkeit bzw. Produktionsleistung zur Verfügung stehen. Gleichzeitig sorgen sie dafür, dass der Beleimungsgrad, das heißt das Verhältnis der Menge an Strands zur eingesetzten Menge an Leim und Chemikalien, eingehalten wird. Dabei passt sich die Förderleistung der Dosierpumpen automatisch der gewogenen Strandmenge an.

Zur Beleimung der Strands werden großvolumige Trommeln eingesetzt. Beispielsweise haben Trommeln mit einem Durchmesser von 3,5 m und einer Länge von 12m eine Leistung von ca. 25 t/h. Durch die Rotation der Trommeln und über die innen befindlichen Lamellen werden die Strands umgewälzt. Die Neigung der Beleimungstrommeln sorgt dabei für einen langsamen und schonenden Transport zum Ausgang. In den Beleimungstrommeln wird über sogenannte Atomizer (Rotationssprüher ; Zerstäuber) Leim, Paraffin, Härter und Wasser fein verteilt auf die Strands gesprüht. Die eingesetzte Menge von Leim und Chemikalien variiert je nach Plattenqualität, Plattendicke und Verleimungsart. Bei der OSB-Produktion in Europa werden für die Deck- und Mittelschichten verschiedene Leimtypen eingesetzt. In der Deckschicht werden überwiegend MUPF (Melamin-Urea-Phenol-Formaldehyd)- bzw. MUF (Melamin-Urea-Phenol-Formaldehyd)- und in der Mittelschicht PMDI (Phenyl-Methan-Di-Isocyanat)-Leime verwendet.

Technisch und technologisch ist es kein Problem, PMDI auch in der Deckschicht einzusetzen. Eine zu hundert Prozent mit PMDI verleimte Platte entspricht höchsten Ansprüchen und ist außerdem formaldehydfrei gebunden. Hierbei muss nur berücksichtigt werden, dass beim Verpressen der Platten Trennmitteln eingesetzt werden, um das Ankleben der Platten in der Presse zu vermeiden. In Nordamerika (USA/Canada) wird noch häufig Phenol-Leim sowohl in flüssiger als auch in Pulverform als Bindemittel eingesetzt.

Streuung und Ausrichtung

Ein gutes Streuen der Matte mit optimaler Ausrichtung der Strands ist von großer Bedeutung und hat erheblichen Einfluß auf die Qualität der OSB- Platten und auf die Produktionsgeschwindigkeit. Voraussetzung für eine gute Streuung ist ein kontinuierlicher und konstanter Ablauf der Strands von den Austragstrockensilos zu den Bandwaagen, zur Beleimungsmaschine hin zu den Streumaschinenbunkern. Insbesondere eine konstante Füllmenge in den Streumaschinenbunkern sowie eine schnelle, keine großen Schwankungen aufweisende Anpassung an veränderte Produktionsgeschwindigkeiten ist sehr wichtig.

Von den Streumaschinenbunkern aus gelangen die Strands über Austrags- und Verteilwalzen zu den mit Orientiervorrichtungen versehenen Streuköpfen. Das Orientieren der Deckschicht in Produktionsrichtung erfolgt mit Hilfe von Scheibenorientierern, das Orientieren der Mittelschicht in Querrichtung über Fächerwalzen. Sowohl das Gewicht der gestreuten Matte als auch die Anteile von Deckschicht zu Mittelschicht werden permanent über Waagen kontrolliert. Elektromagnete nach jeder Streumaschine stellen sicher, dass eventuelle metallische Fremdkörper aus der Matte entfernt werden.

Bei Einsatz von kontinuierlichen Pressen wird die Matte auf ein umlaufendes Textilband gestreut. Von diesem Band erfolgt dann die Übergabe der Matte auf das Stahlband der Presse. Bei Einsatz von Mehretagen-Pressen wird die Matte auf umlaufende Siebsektionen, die der Heizplattenlänge der Presse angepasst sind, gestreut. Durch Quersägen der Matte im Bereich der Übergänge wird ermöglicht, dass diese einzeln in die Beschickvorrichtung der Presse eingeführt werden. Eine kontinuierlich verfahrbare Seitenbesäumung der Matte ermöglicht die Herstellung von unterschiedlichen Plattenbreiten.

Verpressung

In der Presse wird unter Einwirkung von Druck und Temperatur der Leim ausgehärtet und die Matte auf die vorgegebene Dicke gepresst.

Innerhalb der OSB-Fertigung werden hauptsächlich zwei Pressentypen eingesetzt: die Mehretagenpressen und die kontinuierlichen Pressen. In den letzten Jahren haben sich die kontinuierlichen Pressen (auch KontiRoll-Pressen genannt) mehr und mehr durchgesetzt. Die Vorteile dieses Pressentyps sind die hohe Leistung sowie der Wegfall von Leerzeiten (im Gegensatz zu Mehretagenpressen), sodass auch ein sehr hoher Ausstoß bei dünnen Platten (6 bis 12mm) möglich ist. Darüber hinaus sind bei diesem Pressentyp die Dickentoleranzen viel kleiner.

Bei KontiRoll-Pressen wird die OSB-Matte zwischen zwei umlaufenden Stahlbändern verdichtet. Die Wärmeeinbringung erfolgt über Heizplatten, die zwischen den Presszylindern und dem Stahlband installiert sind. Um die Reibung zwischen Stahlband und Heizplatte zu verringern, wird bei diesen Pressen ein Rollenstabteppich eingesetzt, der mit dem Stahlband umläuft. Von den Heizplatten, die mit Thermoöl erhitzt werden, wird die Temperatur über die Rollenstäbe und das Stahlband auf die OSB-Matte übertragen. KontiRoll-Pressen mit einer Länge von ca. 40 m und einer Breite von 2,8 m verfügen in der Regel über fünf Temperaturregelkreise. Die Leistung einer solchen Presse beträgt ca. 1200 m³ pro Tag. Mit KontiRoll-Pressen gefertigte OSB-Platten können nach dem Pressvorgang mit wenig Verschnitt dem gewünschten Kundenformat angepasst werden.

Zuschnitt, Kühlstern und Abstapelung

Nach dem Pressenauslauf erfolgt in der Regel bei KontiRoll-Pressen eine Längsbesäumung auf die gewünschte Plattenbreite, bei Mehretagenpressen müssen zusätzlich beide Stirnseiten der Platte besäumt werden. Danach wird mit Hilfe einer Diagonalsäge (bei KontiRoll-Pressen) die Länge der Platte bestimmt. Der Vorschub der Diagonalsäge passt sich automatisch der Pressengeschwindigkeit an. Manuell einzustellende Schrumpffaktoren an der Säge verhindern, dass es zu möglichen Unterschreitungen der Toleranzen durch den Abkühlungsprozess kommt. Nach dem Pressvorgang werden die Platten automatisch kontinuierlich qualitätsüberwacht. Geprüft werden dabei Plattendicke, Spalten, Gewicht und Rohdichte.

Vor der Abstapelung durchlaufen die Platten den Kühlsternwender, um eine optimale Temperatur zu erreichen. Somit wird eine zu hohe Temperatur im fertigen Plattenpaket vermieden, die zu einer Zerstörung des Leimes führen könnte.

Weiterverarbeitung

OSB-Platten werden entsprechend den jeweiligen Kundenwünschen weiterverarbeitet. Platten, bei denen eine genaue Dickentoleranz erforderlich ist, werden der Schleifstraße zugeführt und dort geschliffen. OSB – das Engineerd wood product – bietet Qualitäten für alle holzverarbeitenden Betriebe an und ist dabei vielfältig einsetzbar.

Einsatzbereiche

Im konstruktiven und dekorativen Bereich
Tragende Deckenbeplankung
Aussteifende Wandbeplankung
Fußbodenaufbau
Verpackungen, Kisten, Paletten
Möbelgestelle
Laden-, Bühnen- und Messebau
Betonschalung
Bauzäune

 

(Der Text dieser Inhaltsseite wurde von Herrn Drewes, Glunz AG, Werk Nettgau erstellt.)