Endlich messbar: Fasern für MDF

Projekt

MDF Fasern (c) Thünen-Institut/C.Waitkus
(© Thünen-Institut/C.Waitkus)

Untersuchung der Faserqualität von TMP für die MDF-Produktion

Die mitteldichte Faserplatte (MDF) ist mit einem weltweiten Produktionsvolumen von 70 Millionen m3 (FAO, 2010) einer der wichtigsten Holzwerkstoffe. Hackschnitzel werden dafür zu Holzstoff (engl.: Thermo Mechanical Pulp - TMP) zerfasert, mit Klebharz beleimt und zu Platten verpresst. Maschinenführer kontrollieren die Qualität der Fasern derzeit überwiegend haptisch und visuell - also auf technisch niedrigem Niveau - obwohl sie für die Güte der späteren Platten bedeutsam ist.

Hintergrund und Zielsetzung

MDF haben eine große Anwendungsbreite. Für den jeweiligen Einsatz werden entsprechende  Eigenschaftsprofile von MDF eingestellt. Die Eigenschaften werden unter anderem von der eingesetzten Faserstoffqualität bestimmt, die ihrerseits durch die Parameter des Zerfaserungsprozesses beeinflusst werden. Ungeachtet ihrer Bedeutung für den MDF-Herstellungsprozess, wird die Faserstoffqualität technisch anspruchslos haptisch und visuell bestimmt. Siebmethoden und aus anderen Industriezweigen adaptierte Bildanalyse-basierte Messsysteme werden offensichtlich nur mit begrenztem Potential angewendet. 

Vorgehensweise

Am Gemeinschaftsstandort des Zentrums Holzwirtschaft und des Thünen- Instituts für Holzforschung in in Hamburg-Lohbrügge arbeiten wir seit 2009 daran, Schwächen derzeit verfügbarer Messsysteme zu überwinden. Wir wollen eine Software zur bildanalytischen Qualitätskontrolle von Holzfasern für die Herstellung von mitteldichten Faserplatten konzipieren, entwickeln und erproben. Als Partner sind KOGS (Universität Hamburg) und GreCon (Alfeld) beteiligt.

Daten und Methoden

Ergebnisse dieser Forschungsvorhaben sind ein Bildanalyse-basiertes System zum Erkennen von Shives an der Oberfläche von Faserplatten (Inline-Fasercharakterisierung), eine Software zur separaten Vermessung überkreuzt liegender Fasern sowie eine Technik zur Faservereinzelung. Sie ist richtungsweisend für eine weitestgehend automatisierte, Bildanalyse-basierte Offline-Charakterisierung von Faserstoff und zum Patent angemeldet.

Unsere Forschungsfragen

Die Entwicklungen zur Offline Fasercharakterisierung wurden in einem Forschungsprojekt (Fiber-Impact) durch die Kooperationspartner Thünen-Institut für Holzforschung, GreCon, GlunzAG, Andritz AG (Graz, Österreich), KOGS und Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) (Dresden, Deutschland) erprobt, weiterentwickelt und zur Bestimmung der wesentlichen Einflussgrößen auf die Faserqualität sowie der Faserqualität auf die Faserplatteneigenschaften genutzt.

Ergebnisse

Ziel dieser Arbeit war es, mit einem neu entwickelten Messgerät

(1) die betriebsinterne Faserqualität spezifizieren, überprüfen und absichern,

(2) Wartungsintervalle (zum Beispiel Austausch von Refinerscheiben) betriebsdauer-unabhängig einschätzen,

(3)  bei einer Prozessoptimierung (zum Beispiel Veränderung von Kochdauer und Mahlscheibenabstand) die resultierende Faserqualität beobachten sowie

(4) vereinbarte Leistungsdaten von Zerfaserungsmaschinen auf deren Produktionsergebnis hin überprüfen zu können.

Für die Wirtschaftsbeziehung der Hersteller von Refinern, Pressen und Platten war besonders interessant, die Faserqualität objektiv beschreiben zu können. Erste Forschungsergebnisse sowie Funktionsdetails des entwickelten Messgerätes haben wir im Rahmen des IWCS 2013 (Benthien et al., 2013a), dem Arbeitskreis Faseranalytik 2013 (Benthien et al., 2013b) sowie dem EWBPS 2014 (Ohlmeyer et al., 2014) präsentiert. Eine umfangreiche Beschreibung der entwickelten Hard- und Software haben wir im Journal of the Society of Wood Science and Technology - Wood and Fiber Science - veröffentlicht (Benthien et al. 2014) sowie im Projektabschlussbericht (Benthien et al., 2014) dargestellt. Im Rahmen eines ersten Industrieversuchs konnte das entwickelte Offline Messgerät seine Stabilität und Praxistauglichkeit über die Dauer von 3 Monaten in einem MDF-Werk beweisen. Aktuell kommt das Offline Messgerät bei einem österreichischen Holzwerkstoffhersteller an einem deutschen Produktionsstandort für die Prozessoptimierung zum Einsatz (Fischer 2014).

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Geldgeber

  • Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
    (national, öffentlich)