Grundlagen der Holz- und Faserwerkstofferzeugung

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1 Fakultät Maschinenwesen Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik Grundlagen der Holz- und Faserwerkstofferzeugung Dr.-Ing. Christian Gottlöber Dr.-Ing. Roland Zelm

2 Gliederung 1 Einführung 2 Grundlegende Prozesse zur Herstellung und Modifikation von Strukturelementen und Papierfaserstoffen 3 Grundlegende Prozesse zum Manipulieren von fluiden Stoffen, Schüttgütern, Furnieren und Vollholzelementen 4 Bilden (Urformen) flexibler Gebilde aus Partikeln 5 Umform- und Fügeprozesse Folie 2

3 1 Einführung Warum und weshalb Holzwerkstoffe (HWS)? Wesen des Holzwerkstoffes als Verbundwerkstoff (Poldiagramm...) Grundprozess - Was ist das? (Bsp.) Anforderungen an Holzwerkstoffe: Anforderungen, Arten, Eigenschaften, Aufbau (Strukturmodell), Rohstoffe, Einsatzgebiete, Systematik Vor- und Nachteile der Holzwerkstoffe gegenüber nativem Holz Ökonomische, ökologische und soziologische Aspekte bei der HWS-Herstellung Papiere: Hauptsortengruppen (Bsp.) Anisotropie: Was ist das? Was ist die Ursache? Auswirkungen Feuchtdehnungsverhalten von Papier Anforderungen an: Papiere/Kartone (Bsp.), Aufbau mehrlagiger P./K. (Bsp.) Folie 3

4 2 Bilden von Strukturelementen Def. Strukturelemente, Aufschlussgrad, Festigkeitsträger Ziele bei der Erzeugung von Strukturelementen Grundlegende Möglichkeiten zur Erzeugung von Strukturelementen Arten von Schneidprozessen Unterscheidung Hacken und Zerspanen Hacken und Zerspanen: Maschinentypen, Einfluss- und Einstellgrößen, Berechnung der Mengenleistung K und tangierender Größen (v f, v c, n,...) Furnierherstellung: Ablauf, Verfahren, Darstellung des Schnittprozesses mit Größen Schnittholzherstellung: Ablauf, Haupteinschnittaggregate und deren Eigenschaften, Verfahren Mechanische Aufbereitung und Zerkleinerung: Wirkungsmechanismen, Defibrator- Verfahren nach Asplund, Bauer-Verfahren, Masonite-Verfahren, Verfahrensstufen (Ablauf), Parameter Partikelcharakterisierung: Größen, Verfahren Folie 4

5 2 Bilden von Strukturelementen Grundlegende Prozesse der (Primär-)Faserrohstofferzeugung für die Papierherstellung Beispiele für Holzstoffe, generelle Vor- und Nachteile Eigenschaften der Papierfaserrohstoffe im Vergleich (Holzstoffe, Zellstoffe, DIP) Bleiche: Ziel, oxyd./red., eingesetzte Chemikalien, Prozessbedingungen, Eigenschaften Mahlung: Zweck, Einflüsse auf die Mahlung, Prozessparameter, Eigenschaftsänderungen (Bsp.) Folie 5

6 3 Grundlegende Prozesse zum Manipulieren Trennen von Stoffgemischen und Materialien: Charakterisierung der physikalischen Trennprozesse: Einteilung, Verfahren Sieben: Charakterisierung, Einflussgrößen, Siebarten Stromklassieren: Charakterisierung, Sichtverfahren, Kräfte am Partikel beim Sedimentieren, Berechnung der Sinkgeschwindigkeit Sortieren: Charakterisierung, Sortierverfahren Staubabscheiden: Charakterisierung, Verfahren Altpapier: Sorten, typ. Verunreinigungen und ihre Entfernung, Maschinen und Aggregate, Funktionsweise Aufbau einer Altpapieraufbereitungsanlage, Prozessschritte, Eigenschaftsentwicklung Folie 6

7 3 Grundlegende Prozesse zum Manipulieren Lagern von Partikeln, Furnier und Schnittholz Charakterisierung der Lagerungsprozesse (Warum?) Lagerung von Partikeln: Lagerarten, Vor- und Nachteile Lagerung von Furnier und Schnittholz: Lagerarten, -bedingungen Transportieren von Partikeln, Furnier und Schnittholz Charakterisierung der Transportprozesse Transportmittel: Einteilung, Arten, Besonderheiten Mengenleistung von Partikelförderern: Bandförderer, Becherwerk Transport von Furnier und Schnittholz: Transportarten Folie 7

8 3 Grundlegende Prozesse zum Manipulieren Dosieren von fluiden Stoffen (einschl. Schüttgütern) Charakterisierung der Dosierprozesse Dosierorgane: Einteilung, Arten, Besonderheiten Trocknen von Partikeln, Furnieren und Schnittholz Charakterisierung der Trocknungsprozesse: Ziel, Einflussgrößen, Wärmeübertragungsprinzip Trocknung von Spänen, Fasern, Furnieren, Schnittholz: Trocknerarten Beleimen von Partikeln, Furnieren und Vollholzelemente Charakterisierung der Beleimungsprozesse: Ziel, Anforderungen, Schrittfolge Beleimungsorgane: Arten, Besonderheiten (Innen- und Außenbeleimung) Folie 8

9 4 Bilden (Urformen) flexibler Gebilde aus Partikeln Charakterisierung des Urformens: Definition, Ziel, Verfahren, Einteilung Vliesbildungsprinzipien Vliesbildung im gasförmigen Medium: Sedimentationszoneneinteilung, Sedimentationstypen und Merkmale, Einflussnahme auf Werkstoffstruktur, Wurfund Windstreuung Vliesbildung im flüssigen Medium: Prinzip, Verfahren Vliesqualität: Größen, Messverfahren Folie 9

10 5 Umform- und Fügeprozesse Charakterisierung des Umformens bzw. Fügens: Definition, Ziel, Verfahren, Einteilung Umformprozesse von Partikelvliesen: Ablauf, Prozessparameter, Vorgänge beim Heißpressen, Nachbehandlung, Berechnung des Plattendruckes in der Presse, Pressensysteme Fügen von Furnierlagen: Ablauf, Prozessparameter Fügen von Vollholzelementen: Ablauf, Prozessparameter Umformen von Formteilen: Ablauf Folie 10