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Verfahren zur Herstellung von Presskörpers, Briketts u. dgl. aus Holz u. dgl.
Der Gegenstand des Patentes bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Presskörpern, Briketts u. dgl., bei welchem Verfahren Holz u. dgl. in einem geschlossenen Druckgefäss in Gegenwart von Wasser und Wasserdampf über 1000 C erhitzt werden, worauf dann die Verdichtung erfolgt.
Es ist bekannt, zur Herstellung von Briketts nassen Torf in geschlossenen Gefässen auf 150 bis 2500 C zu erhitzen und nach Abkühlung und Druckentlastung zu verpressen. Auf diese Weise soll der Brennwert des Torfes erhöht werden, indem eine Zerstörung der im Rohtorf befindlichen schleimigen Stoffe herbeigeführt werden soll, derart, dass sie das Wasser bei dem nachfolgenden Pressen oder Formen nicht zurückhalten. Der so erhaltene Presstorf soll 10-15% des ursprünglichen Wassergehaltes enthalten und für die meisten Zwecke einer Nachtrocknung nicht bedürfen.
Nach diesem bekannten Verfahren lassen sich brauchbare harte und dichte Briketts aus trockenem Fasertorf herstellen, die in Wasser allerdings an Festigkeit wesentlich verlieren ; Presslinge aus naturfeuchtem Fasertorf haben aber eine geringe Festigkeit und keine Wasserbeständigkeit. Noch schlechter jedoch sind die Ergebnisse bei Presslingen aus Holz, z. B. Sägespänen.
Es ist ferner ein Verfahren bekannt, gemäss welchem aus feinem vorgetrockneten Holzpulver Formlinge hergestellt werden, indem dieses Pulver Drücken bis zu 3000 kg/cm2 unterworfen wird, wobei das Produkt Temperaturen bis zu 130-1350 C annehmen kann. Die Form kann beispielsweise
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Verfahren im Zusammenhang miteinander angewendet, so ergibt sich ein ähnlicher Pressling, der ebenfalls ziemlich fest ist und glatte Oberflächen hat, jedoch keine gute Bindung und keine Wasserbeständigkeit hat.
Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von Kunstprodukten aus langfaserigem Torf oder Moor besteht im Wesen darin, dass der Torf, nachdem er auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10% heruntergetrocknet worden ist, einem Pressdruck bei 25-300 at unter gleichzeitig steigender Erhitzung ausgesetzt wird. Dieses bekannte Verfahren im Zusammenhang mit dem eingangs beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Briketts aus nassem Torf angewandt ergibt Presslinge, die hart, dicht und von hinreichender Festigkeit sind, sowie sich praktisch im Wasser nicht verändern.
Das vorliegende Verfahren besteht nun im Wesen darin, dass Holz u. dgl. unter wesentlich unver- änderten Bedingungen wie beim Aufschluss im geschlossenen Druckgefäss, bei Temperaturen je nach der Art der Ausgangsstoffe von etwa 2000 C oder darüber unter gleichzeitiger Einwirkung von Pressdruck und Wasser bzw. Wasserdampf verdichtet und homogenisiert werden, wobei der Aufschluss und die Verdichtung in einem einzigen Arbeitsgang oder in gesonderten Arbeitsgängen durchgeführt werden. Wird in gesonderten Arbeitsgängen gearbeitet, so muss der durch den Aufschluss gewonnene Brei neuerlich in Gegenwart von Wasser bzw. Wasserdampf in geschlossenem Druckgefäss erhitzt und in diesem Zustande verpresst werden. Für die Herstellung des Endproduktes ist es ziemlich unerheblich, ob in einem oder in gesonderten Arbeitsgängen gearbeitet wird.
Die Erhitzung in Gegenwart von Wasserdampf und der Pressdruck müssen so hoch gewählt werden, dass eine vollständige oder zumindest fast vollständige Homogenisierung der Masse eintritt. Wird bei höheren Temperaturen gearbeitet, so ist der erforderliche Pressdruck ein niedrigerer und umgekehrt. Wird eine Temperatur von etwa 200 C und darüber angewandt, so genügt für die Herstellung der Formlinge ein mechanischer Druck,
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wie er für die Formgebung erforderlich ist, da die Masse durch die Dämpfung bei hoher Temperatur schon homogenisiert ist. Die Temperatur bei dieser Umwandlung ist auch vom Material, d. h. von der
Holzart, abhängig und liegt im allgemeinen bei Laubhölzern etwas tiefer als bei Nadelhölzern. Die
Anwesenheit von Kohlendestillationsprodukten in Spuren scheint jedoch die Umwandlung zu begün- stigen.
Wird hingegen die Dämpfung bei etwa 1500 C durchgeführt, so beträgt der mechanische Press- druck für die Homogenisierung und Verformung 100 at und darüber. Bei Temperaturen unter 1500 C tritt eine Auflösung der Struktur nur mehr unvollkommen ein, auch wenn bei starken Drucken von mehreren hundert at in der Presse gearbeitet wird.
Die patentgemäss hergestellten Presslinge aus Holz u. dgl. sind wasserbeständig und weisen beträchtliche Härte auf.
Solche Presslinge, z. B. aus Sägespänen, sind fest und hart, wobei eine weitgehende Auflösung der Fasern stattgefunden hat.
Im Nachstehenden sind die Ergebnisse von Vergleichsversuchen angeführt, die sowohl nach dem patentgemässen, als auch nach den eingangs erwähnten, bekannten Verfahren mit gleichen Ausgangs- stoffen durchgeführt wurden und über die von der Hochschule, welche die Versuche durchgeführt hat, ein eingehendes Gutachten erstattet wurde.
Ausführungsbeispiele :
1. Bergiuslignin wird in Autoklaven bei 210 0 C gedämpft und während der Dämpfung unter einem
Pressdruck von 1500 i/cm verpresst. Es wird ein fester, sehr harter Pressling, mit glatten Oberflächen und scharfen Kanten von hohem spezifischem Gewicht, der weitgehend homogenisiert ist, erhalten.
Von der ursprünglichen Faserstruktur des Lignins ist fast nichts mehr zu bemerken.
2. Sägespäne aus Weichholz (in erster Linie Fichte) werden in einem Autoklaven bei 2040 C ge- dämpft. Nach Beendigung der Dämpfung wird die Verpressung im Autoklaven selbst unter Aufrecht- erhaltung des Dampfdruckes bei einem Pressdruck von 1500 kglee durcbgeführt. Der erhaltene
Pressling ist fest und hart, wobei eine weitgehende Auflösung der Fasern stattgefunden hat. Der Press- ling lag 24 Stunden in kaltem Wasser, ohne zu zerfallen oder merklich an Festigkeit einzubüssen.
Nach den eingangs erwähnten bekannten Verfahren durchgeführte Vergleichsversuche hatten folgende Ergebnisse :
Bergiuslignin wurde im Autoklaven bei 2100 C gedampft und nach der Dämpfung unter einem Pressdruck von 1500 kg/cm2 kalt verpresst. Es ergaben sich überhaupt keine Presslinge, vielmehr zerfiel das Material nach Entnahme aus der Pressform vollkommen.
Sägespäne aus Weiehholz wurden in einem Autoklaven bei 204 C gedampft, nach Beendigung der Dämpfung abkühlen gelassen, dem Autoklaven entnommen und bei 1500 kg/cm2 Druck kalt ver- presst. Es ergab sich ein Pressling von geringer Festigkeit-und geringer Abbindung. Eine Zerstörung der Faserelemente hat nicht stattgefunden. Der Pressling ist an der Oberfläche zerfranst, die Ränder sind weich und bröckeln leicht ab. Parallel zu den Begrenzungsflächen traten schwache Sprünge und
Risse auf, welche das Gefüge auflockern und das Brikett weich und zerbrechlich machen. Der Pressling wurde zur Untersuchung der Wasserfestigkeit in kaltes Wasser gegeben und hatte sich nach einer halben
Minute völlig aufgelöst.
Ferner wurden in der gleichen Weise bei 204 C gedämpfte Sägespäne gleicher Art bis zur Ge- wichtskonstanz getrocknet und bei 165 C und einem Druck von 1500 kg/cm2 verpresst. Der Pressling ist ziemlich fest, hat eine glatte Oberfläche, doch ist seine Bindung nicht gut. Durch Schaben lassen sich leicht alle Faserelemente abtrennen. Wenn der Pressling mit kaltem Wasser in Berührung kommt, so quillt er sofort auf und zerfällt.
Sägespäne der gleichen Art wie vorher beschrieben, wurden zunächst im Trockenschrank bei , Temperaturen zwischen 105 und 1150 C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und bei einer Temperatur von 160-170 C mit einem Druck von 1500-2500 kg/cm2 verpresst und unter Druck erkalten gelassen.
Die Presslinge sind ziemlich fest, besitzen eine glatte Oberfläche, eine Auflösung der Fasern hat jedoch trotz einer Presszeit von 90 Minuten nicht stattgefunden. Die Ränder des Presslings fransen aus. In
Wasser gelegt, zeigten sich schon nach einer Minute Quellungserseheinungen, die zur Folge hatten, dass sich die Sägespäne von der Oberfläche des Presslings abzulösen begannen.
Der Versuch wurde in ganz gleicher Weise, wie im Vorstehenden beschrieben, wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, dass eine Abkühlung unter Druck nicht stattfand, sondern die Presslinge nach einer Presszeit von zehn Minuten heiss aus der Form genommen wurden. Die Ergebnisse sind ähnlich wie die des im Vorhergehenden beschriebenen Versuches. Entsprechend der kürzeren Presszeit ist die I Verkittung der Fasern eine noch schlechtere. Die Presslinge neigten auch hier wieder dazu, zu zerfallen.
In Wasser gelegt, zeigten sich dieselben Quellungserscheinungen.
Die nach dem patentgemässen Verfahren hergestellte Masse kann infolge ihrer Homo- genität und Plastizität für sich allein oder auch mit bekannten Füllstoffen gemischt zur Herstellung von Formstücken für Gebrauchsgegenstände aller Art, z. B. Handgriffe, Gewehrkolben usw. Verwendung finden. Infolge ihres hohen elektrischen Widerstandes eignet sich die Masse auch zur Her- stellung von Isolationsmaterial, wobei der Masse auch Harz oder Kunstharz, letztere auch in Form
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ihrer Komponenten zugesetzt werden können. Infolge des geringen Aschegehaltes eignet sich die Masse bzw. daraus, gegebenenfalls unter Zumischung anderer hochwertiger Brennstoffe, geformte Presslinge nach Vermahlung als Triebstoff für Verbrennungskraftmaschinen wie Kohlenstaubdieselmotoren usw.
Die Masse eignet sich ferner als Bindemittel zum Brikettieren schwer zu verpressender Brennstoffe. Die breiige Masse oder Aufschlemmung vermahlener Presslinge zeichnet sich auch durch hohe Reaktionsfähigkeit aus, so dass sie als Ausgangsmaterial für weitere chemische Verarbeitung, z. B.
Hydrierung, dienen kann.