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Verfahren zur Wärmehärtung von Formkörpern
Die Herstellung von Holzfaserplatten und ähnlichen Formkörpern erfolgt grundsätzlich derart, dass aus einer Suspension von Holzfasern in Wasser locker verfilzte Nassbögen geformt werden, die danach auf mechanischem Wege zu einer hydraulischen Presse transportiert werden, in der die Nassbögen, meist in einer Anzahl von 20 bis 25, gleichzeitig zwischen erhitzten Presstischen in Etagen unter hohem Druck gepresst werden, wodurch ebenso viele Faserplatten entstehen. Beim Pressen geht das Wasser ab und in- folge gewisser, nicht völlig klargelegter Reaktionen wird eine ziemlich harte Platte gebildet. Je nach der
Grösse des Druckes und der Stoffmenge ist es möglich, Platten von verschiedener Dicke und Volumenge- wicht herzustellen.
Solche Platten weisen eine verhältnismässig hohe Festigkeit auf und können mit Vor- teil als Baumaterial verwendet werden. Es hat sich aber gezeigt, dass die Festigkeit noch verbessert wer- den kann, wenn die Platten einer nachfolgenden Wärmebehandlung, einer sogenannten Wärmehärtung, unterworfen werden. Ausserdem wird die Wasserresistenz der Platten verbessert, d. h. ihre Fähigkeit,
Wasser zu absorbieren, und ihre Neigung zum Schwellen nehmen ab. Die Wärmehärtung wurde bisher überwiegend derart ausgeführt, dass die Platten in einer geschlossenen Kammer der Einwirkung von im
Umlauf strömender Heissluft oder Wasserdampf u. dgl. ausgesetzt wurden. Bei diesen Verfahren wird auf die Platten Wärme durch Konvektion von vorbeiströmender, erhitzter Luft oder Wasserdampf übertragen.
Es ist offenbar, dass die Durchführung einer derartigen Wärmebehandlung die Verwendung von Anlagen bedeutender Grösse notwendig macht, damit es möglich wird, so grosse Mengen von Platten, um die es sich gewöhnlich handelt, u. zw. 15 000 - 20000 m2 in 24 Stunden je Presse, zu härten. Hiezu kommt noch die Schwierigkeit, den Wärmehärtungsprozess genau steuern zu können, weil diejenigen chemischen Reaktionen, die eine erhöhte Festigkeit und gesteigerte Wasserresistenz der Platten zur Folge haben, exothermischer Natur sind. Da meistens eine sehr grosse Anzahl Platten gleichzeitig gehärtet wird, können die dabei entwickelten Wärmemengen so bedeutend werden, dass sie nicht rechtzeitig abgeführt werden können und dann örtliche Überhitzungen hervorrufen, die oft Brand und die Zerstörung ganzer Gruppen von Platten verursachen.
Um solche Gefahren möglichst abzuschliessen, muss die Luft- oder Dampftemperatur niedrig gehalten werden, was die Härtungszeit beträchtlich verlängert. Weiters wurde bereits vorgeschlagen, Widerstands-, Wechselfeld- und Hochfrequenztrocknung anzuwenden, wobei nicht nur eine Trocknung, sondern auch eine gewisse Aushärtung der Platten erreicht wird. Schliesslich wurde vorgeschlagen, Heizelemente sowie Fussbodenelemente mittels Infrarotlampen zu bestrahlen. Auch bei diesen bekannten Verfahren ist es sehr schwierig, den Härtungsvorgang immer gleichartig zu wiederholen. So können Platten, die zu verschiedenen Zeiten gehärtet werden, meistens nicht derselben Behandlung unterworfen werden. Bei derselben Härtungszeit kann z.
B. eine Temperaturdifferenz von 10 C die Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses in hohem Grade beeinflussen ; bei zu hoher Temperatur wird das Erzeugnis hart und spröde, bei zu niedriger Temperatur wird eine nur geringe Verbesserung der Festigkeit, des Sägeschnittes und der Wasserresistenz des Erzeugnisses erzielt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmehärtung von Formkörpern, z. B. von in einer Etagenpresse gepressten und getrockneten Holzfaserplatten u. dgl., und bezweckt, die angeführten Übelstände der bekannten Verfahren zu beseitigen und besteht im wesentlichen darin. dass die Formkörper nachein- anderdurcheine Vorrichtunghindurchgeftihrt werden, in welcher sie durch eine ein-oder zweiseitige Infrabestrahlung von wärmeabgebenden Elementen durch verschiedene Temperaturzonen der Vorrichtung bei
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Maximum im Augenblick der Beendigung der Wärmebehandlung steigen zu lassen. Ferner ist es möglich, den Platten den erforderlichen Effekt während der ganzen Wärmebehandlung in gleichmässiger Verteilung zuzuführen.
Durch Veränderung der Kapazität der Vorwärmzone und damit auch der Erwärmungsgeschwin- digkeit sowie durch gleichzeitige Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Platten ist es möglich, je nach Wunsch den Wärmehärtungseffekt über den Querschnitt jeder Platte derart zu verteilen, dass teils in der Aussenschicht eine kräftige Härtung und in der Mitte eine schwächere Härtung, teils allmählich eine zunehmend homogene Wärmehärtung durch die ganze Platte hindurch erreicht wird. Auch kann durch
Verschiedenheit des an der Unter- bzw. Oberseite der Platten zugeführten Effekts an der einen Seite der- selben eine kräftigere Härtung erzielt werden. Weiterhin ist es möglich, den Platten durch verschiedene
Bemessung des zugeführten Effekts den erwünschten braunen Farbton zu verleihen.
Je kräftiger und laan- ger andauernd die Wärmebehandlung, umso dunkelfarbiger werden die Oberfläche und das Innere der
Platten. Für die Erreichung des erwünschten Farbtons und für die Farbverteilung ergibt sich ein weiter
Spielraum. Der wichtigste Vorteil des Verfahrens gemäss der Erfindung im Vergleich zu andern Methoden ist jedoch, dass die einzelnen Platten unter Bedingungen wärmebehandelt werden, die zu jedem gewünsch- ten Zeitpunkt wiederholbar sind. Unterschiede der Anfangstemperatur der in die Härtungsanlage einge- führten Platten werden in der Vorwärmzone schnell ausgeglichen und grosse Differenzen können mit den
Vorrichtungen zur Regelung des zugeführten Effekts leicht ausgeglichen werden.
Ausführungsbeispiel : Gepresste Holzfaserplatten wurden durch eine Rampe von Wärmestrahlungselementen gefördert, welche die Platten einer doppelseitigen Bestrahlung aussetzten. Die gesamte Strahlungsfläche war 3,5 m und der insgesamt zugeführte Effekt betrug etwa 45 kW. Davon wurden etwa 30 kW über die ganze Be- strahlungsfläche gleichmässig verteilt, während etwa 15 kW auf eine Breite eines halben Meters der Ein- fUhrungszone konzentriert wurden. Die Platten wurden durch die Anlage mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/Minute bewegt.
Die Behandlung hatte zur Folge, dass die Biegebruchfestigkeit der Platten um
10-15% erhöht wurde und dass deren Wasserresistenz, ausgedrückt in Prozenten Dickenschwellung bei 24stündiger Lagerung in Wasser von 20 C, von etwa 40% auf etwa 15-20% sank.
In der Zeichnung ist die Bauart einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch im lotrechten Schnitt veranschaulicht.
1 ist eine zur Wärmebehandlung bestimmte Platte, die mittels Walzen 2 mit gleichmässiger Geschwindigkeit zwischen zwei Reihen von Wärmestrahlung abgebenden Elementen 3 hindurchgeführt wird. Um die Strahlungsverluste zu vermindern, sind hinter den Elementen 3 Reflektoren 4 angebracht. Die Platte 1 wird mit Hilfe von Querstangen oder Rollen 5, auf denen sie während ihres Durchgangs durch die Anlage ruht, in gleicher Entfernung von den Elementen 3 gehalten. Zur Vorwärtsbewegung der Platte dienen Antriebsrollen 6. Der ganze Behandlungsraum ist aus wärmewirtschaftlichen Gründen von einer Isolationsschicht 7 umgeben. Wie ersichtlich, ist die Anlage in zwei Abschnitte A und B unterteilt. Der in der Vorschubrichtung der Platte vordere Abschnitt A ist mit einer grösseren Anzahl von Elementen 3 versehen und dient als Vorwärmzone.
Der nachfolgende Abschnitt B enthält eine geringere Anzahl von Elementen 3. In dieser Zone wird die endgültige Temperatur eingestellt und bis zum Austritt der Platte aus der Anlage aufrechterhalten. Die Zonen A und B können in eine beliebige Anzahl von Unterabschnitten mit oder ohne Zwischenräume unterteilt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Wärmehärtung von Formkörpern, z. B. von in einer Etagenpresse gepressten und getrockneten Holzfaserplatten u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper nacheinander durch eine Vorrichtung hindurchgeführt werden, in welcher sie durch eine ein-oder zweiseitige Infrabestrah- lung von wärmeabgebenden Elementen durch verschiedene Temperaturzonen der Vorrichtung bei regelbarer Geschwindigkeit hindurchgeführt und gehärtet werden, wobei die Oberfläche der Formkörper auf die gewtinschte Temperatur gebracht wird.