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Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Flüssigkeiten. in Span-oder Hartfaserplatten oder in andere poröse Produkte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Flüssigkeiten in Span- oder Hartfaserplatten oder in andere poröse Produkte durch Anpressen eines randseitig durch elastisches Material abgedichteten, flüssigkeitsgefüllten Hohlraumes. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, Flüssigkeiten in poröse Produkte einzubringen, beispielsweise um ihren Feuchtigkeitgehalt zu erhöhen oder um sie für verschiedene Zwecke mit Chemikalien zu imprägnieren. Holzwerkstoffe, wie Spanplatten oder Produkte aus Zellulosefaserstoff, welche mit Hilfe eines Bindemittels unter Druck und Hitze hergestellt werden, verändern bekanntlich auf Grund der Luftfeuchtigkeit und der Einwirkung von Wasser ihre Dimensionen. Dieser Umstand ist bei der Bearbeitung und der Verwendung dieser Produkte sehr erschwerend und es ist deshalb wichtig, ihre Dimensionsstabilität zu verbessern.
Eine Verbesserung der Dimensionsstabilität, vorzugsweise bei Holzspanplatten. lässt sich erreichen, wenn nach dem Pressen der Spanplatten diesen eine bestimmte Feuchtigkeit zugegeben wird, die mindestens 20% beträgt, um die Späne in der Platte zu dekomprimieren. Dann trocknet man sie bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 6 bis 200/0. Durch diese Nachbehandlung wird die maximale Dimensionsveränderung bei verschiedenen klimatischen Bedingungen auf 60 - 70% herabgesetzt, verglichen mit unbehandelten Platten. Das Volumengewicht wird ebenfalls geringer, während die Festigkeit der Platten gleich bleibt.
Wenn man Spanplatten oder Hartfaserplatten guter Qualität durch Wässerung 24 h behandelt, beträgt die Wasseraufnahme in der Regel 10 - 400/0. Bei Spezialqualitäten von Platten, welche keine hydrophobierende Mittel enthalten, ist die Wässerungszeit auf 2 h herabgesetzt. Bei Imprägnierung mit Lösungen für den Widerstand gegen Feuer, Fäulnis, Pilz-, Insekten- und Termitenbefall muss man soviel Lösung verwenden, dass die Wässerungszeit auch für die genannten Spezialplatten 2 h übersteigt.
Die bisher bekannten akzelerierten Imprägnierungs- und Klimatisierungsverfahren verwenden allgemein irgend eine Art der Druckimprägnierung. Die einseitige Druckimprägnierung ist deshalb von Vorteil, weil in den inneren Schichten der Platte keine eingeschlossene Luft vorkommt, da diese an der gegenüberliegenden Seite entweichen kann. Die Ausführung der einseitigen Druckimprägnierung war jedoch bisher sehr schwierig und es stand bisher keine einfache und zuverlässige Vorrichtung zur Ausführung dieser Imprägnierung zur Verfügung.
Es ist bekannt, Flüssigkeit mittels Pressluft oder irgend einer Flüssigkeitspumpe in die Platten einzudrücken. Diese Vorrichtungen sind jedoch sehr kompliziert.
Ferner ist es bereits bekannt, Flüssigkeit dadurch einzubringen, dass die Platten zwischen einem oder mehreren Walzenpaaren gepresst werden, wobei die Oberfläche der einen Walze mit elastischem
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Material, wie z. B. Gummi, bekleidet ist und mit Ausnehmungen versehen ist für die Aufnahme der Flüssigkeit aus unter den Walzen angebrachten Tauchtrögen. Dieses bekannte Verfahren ist mit dem Nachteil behaftet, dass bei jeder Pressoperation nur eine begrenzte Flüssigkeitsmenge in die Platte eingebracht werden kann, weshalb in den meisten Fällen mehrere Walzenpaare vorgesehen sein müssen, wodurch sich aber der Aufwand bedeutend erhöht.
Es ist aber auch schon vorgeschlagen worden, die Oberfläche der Platten mit Wasser zu bespritzen und die Platten über Saugkästen, in denen ein Unterdruck herrscht, zu führen, um ein beschleunigtes Eindringen der Flüssigkeit zu erzielen. Um eine gleichmässigere Flüssigkeitsverteilung auf der Plattenoberfläche zu erzielen, hat man auch schon vorgeschlagen, feuchte Filze zu verwenden.
Die Nachteile der bisher bekannten Verfahren werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass das poröse Produkt in einer Presse auf einen planen, unterseitig mit einem dichten Boden verbundenen Dichtrahmen aufgelegt wird, der von Boden und Dichtrahmen umschlossene Raum mit Flüssigkeit beschickt und die Presse mit einem solchen Druck geschlossen wird, dass die Flüssigkeit gezwungen ist, auf Grund der durch die Deformation des elastischen Dichtrahmens erhaltenen Volumenkontraktion das poröse Produkt zu durchdringen, wobei ein eventueller Flüssigkeitsüberschuss von der Oberfläche des porösen Produktes abfliesst.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den grossen Vorteil, dass man eine Etage presseinrichtung benut- zen kann, wie sie bei der Herstellung von Holzfaserplatten bereits verwendet wird. Diese Presseinrichtung komm nicht nur in der Industrie ganz allgemein vor, sondern befindet sich speziell auch bereits im Besitz der Holzfaserplattenhersteller.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man jede beliebige Menge von Flüssigkeit in einer einzigen Stufe einbringen kann, u. zw. durch Wahl der geeigneten Höhe des elastischen Dichtrahmens und des geeigneten Pressdruckes. Auf diese Weise lässt sich die jeweils gewünschte Flüssigkeitsmenge äusserst einfach in die Platte einbringen.
Nach den Pressoperationen wird der Rahmenbehälter jeweils neu mit Flüssigkeit beschickt. Um nach dem erfindungsgemässen Verfahren den Feuchtigkeitsgehalt in Spanplatten mit einem Volumengewicht von 650 kg/m3 z. B. von 6% auf 30-100% zu erhöhen, muss eine Wassermenge von 150 bis 575 l/m 3 angewendet werden, was bei einer 20 mm Platte einer Wassermenge von 3 bis 11, 5 11m 2 entspricht.
Diese Wassermenge kann nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit Hilfe des elastischen Rahmenbehälters leicht und schnell in einer einzigen Pressoperation aufgebracht werden. Der elastische Rahmen erlaubt eine gute Abdichtung gegen die untere Plattenfläche.
Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienende Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der elastische Rahmen durch ein Bindemittel oder durch Vulkanisieren mit der Bodenplatte verbunden ist.
Gemäss einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung kann der Rahmen und/oder die Bodenplatte mit einer oder mehreren Ausnehmungen für den Anschluss an eine oder mehrere Leitungen für die Zufuhr von Flüssigkeit versehen sein. In der Leitung kann ein Gerät für die Regelung des Flüssigkeitsdruckes angebracht sein. Der obere Teile des elastischen Rahmens kann mit einer schmalen, leicht zusammendrückbaren erhöhten Kante versehen sein, wodurch die Beschickung mit Flüssigkeit vereinfacht und ein Überlaufen vermieden wird. Zur Erleichterung der Evakuierung von Luft und übersch issiger Flüssigkeit kann zwischen das poröse Produkt und den oberen Presstisch eine Schlitzplatte oder ein Drahtsieb od. dgl. eingelegt werden.
Das Vakuum, welches bei Dekompression des Rahmens entsteht, kann verursachen, dass sich die Platte an den Rahmen ansaugt und schwer zu entfernen ist. Um das Abnehmen der Platte zu erleichtern, kann über die Zufuhrleitung Flüssigkeit zugesetzt werden.
Wenn die einseitige Druckimprägnierung beendet ist, kann auf die Oberfläche des Produktes Flüssigkeit gespritzt werden, um ihr höheren Feuchtigkeitsgehalt zu geben, besonders wenn kleine Mengen von Imprägnierungsflüssigkeit vorhanden waren, damit in den Platten Spannungen durch ungleichmässige Feuchgigkeitsverteilung gleich nach der Pressoperation vermieden werden.
Gemäss der Erfindung ist es möglich, z. B. Holzspanplatten durcheinseitige Druckimprägnierung innerhalb 10 - 60 sec zu behandeln, während man früher mit Wässerung die gleichen Platten mindestens 2 h behandeln musste. Wie bekannt, geht die Durchdringung der Flüssigkeit und das Trocknen schneller, wenn die Platten von der Pressungs-und Härtungsoperation noch heiss sind. Holzspanplatten, die Phenolharzleim enthalten, werden vorzugsweise während 20 min bei 1500C nachgehärtet. Die Platten können von der Nachhärtungs- direkt zur Imprägnierungsstufe geleitet werden, wodurch die Wasserabsorptionsdauer beim Trocknen verkürzt wird. Es könne auch andere Produkte als die oben genannten
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behandelt werden, z. B.
Betonmaterial, Gipsplatten, Tonwaren, Mineralfaserplatten, Platten mit verstärkten Harzbindemitteln, Faserplatten überhaupt und Spanplatten aus Flachsschäben, Bagasse u. a.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen und den folgenden Beispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. l einen Querschnitt des elastischen Rahmens 2 verbunden mit der Bodenplatte 1, Fig. 2 den elastischen Rahmen 2 und die Bodenplatte 1 auf dem unteren Presstisch 3 einer Presse beladen, welcher Rahmenbehälter mit Flüssigkeit 4 gefüllt ist. eine poröse Platte 5. die auf den Rahmen 2 angebracht ist und den oberen Presstisch 6 heruntergepresst, wodurch eine gewisse Deformation des Rahmens 2 verursacht wird, und Fig. 3 in grö- sserem Massstab eine Teilansicht der Fig. 2, woraus das Durchdringen der Flüssigkeit durch die Platte 5 und die Kanten der Platte zwischen dem elastischen Rahmen 2 und dem oberen Presstisch 6 ersichtlich ist.
Beispiel 1 : Um die Kante einer 1 mm Aluminiumplatte mit Ausmassen von 1000X2000mm wurde ein kontinuierlicher Gummirahmen mit dem Querschnitt 50 X 50 mm (Gummiqualität 193, Härte 400C : 5 Shore) mit Hilfe eines Kontaktleimes angebracht. Dieser Rahmenbehälter wurde auf den unteren Presstisch einer hydraulischen Presse beladen, dann mit Wasser gefüllt und eine Spanplatte entsprechender Dimensionen darauf gelegt. Die Spanplatte war mit einem Phenolharzleim als Bindemittel hergestellt und wurde 10 min bei 1800C gehärtet, ihr Volumengewicht betrug 0, 675, die Dilt- ke 15 mm und die Feuchtigkeit 6%. Die Presse wurde 30 sec mit einem Druck von 3 kp/cm2 geschlossen und der Gummirahmen zu einer Höhe von zirka 44 mm zusammengedrückt.
Das Wasser hat die Platte bis auf ihre Oberseite durchdrungen und eingeschlossene Luft konnte zwischen der Oberseite und dem oberen Presstisch leicht abgehen. Die Wasseraufnahme entsprach einer Erhöhung der Feuchte auf60'%.
Die Presse wurde geöffnet, die Platte abgehoben und 24 h lang an der Luft und dann 5 h lang in einem Trockenschrank bei 1200C getrocknet. Der Feuchtigkeitsgehalt war 10"/0. Die behandelte Platte zeigte eine maximale Dickenquellung von zirka 10% nach 5-tägiger Lagerung in Wasser (die Art derBestim- mung wurde durch DIN 52360-52365, Probestück der Grösse 25 X 25 mm festgelegt) verglichen mit 25 % bei unbehandelter Platte.
Beispiel 2 : Eine 15 mm Holzspanplatte mit einem Melaminharzleim als Bindemittel und 10 min bei 1500C gepresst, Volumengewicht 0, 650, Feuchtigkeit 6%, wurde auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Ein Druck von 2 kp/cm2 wurde 15 sec lang aufgebracht und der Gummirahmen wurde auf eine Höhe von zirka 46 mm komprimiert. Die Wasseraufnahme entsprach einer Feuchtigkeitserhöhung auf 32%. Die Platte wurde 2 h gelagert und dann 3 h bei 1000C in einen Trockenschrank gelegt, wonach der Feuchtigkeitsgehalt 10% war. Man hat eine maximale Dickenquellung 10% erhalten, verglichen mit 25% bei einer unbehandelten Platte.
Beispiel 3 : Eine 22 mm Holzspanplatte mit Phenolharz als Bindemittel und gepresst 15 min lang bei 180 C, Volumengewicht 0, 650, Feuchtigkeit 6%, wurde auf gleiche Weise, wie in Beispiel l be- schrieben. behandelt mit 31. piger Wasserlösung von Natriumchlorphenolat (Santobrite). Ein Druckvon 4 kp/cm2 wurde 45 sec angebracht und der Gummirahmen wurde auf etwa 40 mm zusammengedrückt.
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Luft getrocknet auf eine Feuchte von zirka 40% und danach im Trockenschrank auf eine Feuchte von 100/0. Der Chlorphenolatgehalt in der behandelten Platte betrug 1, 5"/0. was als zufriedenstellend beurteilt wird für einen Widerstand gegen Termitenbefall.
Beispiel 4 : Eine 6 mm Hartfaserplatte nach dem Masonitverfahren hergestellt, Volumengewicht 0, 700 und Feuchtigkeit 2%, wurde auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einer 1, 5'% igen Wasserlösung von Natriumchlorphenolat behandelt. Ein Druck von 3 kp/cm2 wurde 10 sec angebracht und der Gummirahmen wurde auf zirka 46 mm zusammengedrückt. Die Flüssigkeitsaufnahme entsprach einer Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes auf 60%. Die Platte wurde in einem Trockenschrank bei 1000C auf eine Feuchte von 10% getrocknet. Der Gehalt an Chlorphenolat der behandelten Platte war l, 5%.
Wenn man das Verfahren nach der Erfindung benutzt, werden folgende Vorteile erreicht :
1. Einseitige Druckimprägnierung mit einfacher Ausrüstung.
2. Niedrige Betriebskosten (keine Pressluft und keine schweren Flüssigkeitspumpen sind erfor- derlich).
3. Effektive Dichtung gegen die Platten auf Grund gleichmässiger Druckverteilung durchdenela- stischen Rahmen.
4. Schnelle und rationelle Produktion.
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Method and device for introducing liquids. in chipboard or hardboard or in other porous products
The invention relates to a method for introducing liquids into chipboard or hardboard or into other porous products by pressing a liquid-filled cavity which is sealed at the edge by elastic material. The invention also relates to a device for carrying out this method.
It is known to introduce liquids into porous products, for example to increase their moisture content or to impregnate them with chemicals for various purposes. Wood-based materials, such as chipboard or cellulose fiber products, which are manufactured with the aid of a binder under pressure and heat, are known to change their dimensions due to air humidity and the action of water. This fact makes the processing and use of these products very difficult and it is therefore important to improve their dimensional stability.
An improvement in dimensional stability, preferably for chipboard. can be achieved if a certain moisture level is added to the chipboard after pressing, which is at least 20%, in order to decompress the chips in the board. Then they are dried to a moisture content of 6 to 200/0. This post-treatment reduces the maximum dimensional change under different climatic conditions to 60-70% compared to untreated panels. The volume weight is also lower, while the strength of the panels remains the same.
If good quality chipboard or hardboard is treated by soaking for 24 hours, the water absorption is usually 10 - 400/0. The soaking time is reduced to 2 hours for special qualities of panels which do not contain any hydrophobing agents. When impregnating with solutions to resist fire, rot, fungal, insect and termite infestation, you have to use enough solution that the soaking time for the above-mentioned special panels exceeds 2 hours.
The accelerated impregnation and air conditioning processes known heretofore generally use some form of pressure impregnation. The one-sided pressure impregnation is advantageous because there is no trapped air in the inner layers of the plate, as this can escape on the opposite side. The execution of the one-sided pressure impregnation has hitherto been very difficult and no simple and reliable device has been available for carrying out this impregnation.
It is known to press liquid into the plates by means of compressed air or any liquid pump. However, these devices are very complicated.
Furthermore, it is already known to introduce liquid in that the plates are pressed between one or more pairs of rollers, the surface of one roller with elastic
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Material such as B. rubber, is covered and is provided with recesses for receiving the liquid from immersion troughs attached under the rollers. This known method has the disadvantage that only a limited amount of liquid can be introduced into the plate in each pressing operation, which is why in most cases several pairs of rollers must be provided, which, however, increases the effort significantly.
However, it has also been proposed to spray the surface of the plates with water and to guide the plates over suction boxes in which there is a negative pressure in order to achieve an accelerated penetration of the liquid. In order to achieve a more even distribution of liquid on the plate surface, it has also been proposed to use moist felts.
The disadvantages of the previously known methods are avoided according to the invention in that the porous product is placed in a press on a planar sealing frame connected on the underside with a tight base, the space enclosed by the base and sealing frame is charged with liquid and the press with such Pressure is closed so that the liquid is forced to penetrate the porous product due to the volume contraction obtained by the deformation of the elastic sealing frame, with any excess liquid flowing off the surface of the porous product.
The method according to the invention has the great advantage that a floor pressing device can be used as is already used in the manufacture of wood fiber boards. This pressing device is not only used in general in the industry, but is specifically already owned by the wood fiber board manufacturers.
Another advantage of the process according to the invention is that any desired amount of liquid can be introduced in a single stage, u. betw. by choosing the appropriate height of the elastic sealing frame and the appropriate pressure. In this way, the required amount of liquid can be introduced into the plate extremely easily.
After the pressing operations, the frame container is refilled with liquid. In order to determine the moisture content in chipboard with a volume weight of 650 kg / m3 z. For example, to increase from 6% to 30-100%, an amount of water of 150 to 575 l / m 3 must be used, which corresponds to an amount of water of 3 to 11.5 11m 2 for a 20 mm panel.
According to the method according to the invention, this amount of water can be applied easily and quickly in a single pressing operation with the aid of the elastic frame container. The elastic frame allows a good seal against the lower plate surface.
The device used to carry out the method according to the invention is characterized in that the elastic frame is connected to the base plate by a binding agent or by vulcanization.
According to a preferred embodiment of the invention, the frame and / or the base plate can be provided with one or more recesses for connection to one or more lines for the supply of liquid. A device for regulating the fluid pressure can be installed in the line. The upper part of the elastic frame can be provided with a narrow, easily compressible raised edge, which simplifies the loading of liquid and prevents overflow. To facilitate the evacuation of air and excess liquid, a slotted plate or a wire screen or the like can be inserted between the porous product and the upper press table.
The vacuum created when the frame is decompressed can cause the panel to suck onto the frame and be difficult to remove. To make it easier to remove the plate, liquid can be added via the supply line.
When the one-sided pressure impregnation is finished, liquid can be sprayed onto the surface of the product to give its higher moisture content, especially if small amounts of impregnation liquid were present, in order to avoid tension in the panels due to uneven moisture distribution immediately after the pressing operation.
According to the invention it is possible, for. B. to treat wood chipboard by one-sided pressure impregnation within 10 - 60 seconds, whereas previously the same panels had to be treated with watering for at least 2 hours. As is known, the penetration of the liquid and the drying is faster when the panels are still hot from the pressing and hardening operation. Wood chipboards containing phenolic resin glue are preferably post-cured for 20 minutes at 1500C. The panels can be fed directly from the post-curing stage to the impregnation stage, which shortens the water absorption time during drying. Products other than those mentioned above could also be used
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treated, e.g. B.
Concrete material, plasterboard, pottery, mineral fiber boards, boards with reinforced resin binders, fiber boards in general and chipboard made from flax shives, bagasse and the like. a.
The method according to the invention will now be explained in more detail with reference to the drawings and the following examples. In the drawings: FIG. 1 shows a cross section of the elastic frame 2 connected to the base plate 1, FIG. 2 shows the elastic frame 2 and the base plate 1 loaded on the lower press table 3 of a press, which frame container is filled with liquid 4. a porous plate 5 which is attached to the frame 2 and which presses the upper press table 6 down, causing a certain deformation of the frame 2, and FIG. 3 on a larger scale a partial view of FIG. 2, showing the penetration of the liquid through the plate 5 and the edges of the plate between the elastic frame 2 and the upper press table 6 can be seen.
Example 1: Around the edge of a 1 mm aluminum plate with dimensions of 1000 × 2000 mm, a continuous rubber frame with a cross section of 50 × 50 mm (rubber quality 193, hardness 400C: 5 Shore) was attached using a contact glue. This frame container was loaded onto the lower press table of a hydraulic press, then filled with water and a chipboard of appropriate dimensions was placed on it. The chipboard was made with a phenolic resin glue as a binder and was cured for 10 minutes at 1880 ° C., its volume weight was 0.675, the thickness was 15 mm and the humidity was 6%. The press was closed for 30 seconds with a pressure of 3 kp / cm2 and the rubber frame was compressed to a height of approx. 44 mm.
The water penetrated the plate to the top and trapped air could easily escape between the top and the upper press table. The water absorption corresponded to an increase in humidity to 60%.
The press was opened, the plate lifted off and air dried for 24 hours and then in an oven at 1200C for 5 hours. The moisture content was 10 "/ 0. The treated plate showed a maximum thickness swelling of about 10% after 5 days of storage in water (the type of determination was determined by DIN 52360-52365, test piece of size 25 X 25 mm) compared with 25% for untreated panels.
Example 2: A 15 mm wood chipboard with a melamine resin glue as a binding agent and pressed for 10 min at 150 ° C., volume weight 0.650, humidity 6%, was treated in the same way as described in example 1. A pressure of 2 kp / cm2 was applied for 15 seconds and the rubber frame was compressed to a height of approximately 46 mm. The water uptake corresponded to an increase in moisture to 32%. The plate was stored for 2 hours and then placed in a drying cabinet at 1000 ° C. for 3 hours, after which the moisture content was 10%. A maximum thickness swelling of 10% was obtained, compared with 25% for an untreated panel.
Example 3: A 22 mm wood chipboard with phenolic resin as a binder and pressed for 15 minutes at 180 ° C., volume weight 0.650, humidity 6%, was described in the same way as in example l. treated with 31. piger water solution of sodium chlorophenolate (Santobrite). A pressure of 4 kgf / cm2 was applied for 45 seconds and the rubber frame was compressed to about 40 mm.
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Air dried to a humidity of about 40% and then in a drying cabinet to a humidity of 100/0. The chlorophenolate content in the treated plate was 1.5 "/ 0. which is judged to be satisfactory for resistance to termite infestation.
Example 4: A 6 mm hard fiber board produced by the masonite process, volume weight 0.700 and moisture 2%, was treated in the same way as described in Example 1 with a 1.5% strength water solution of sodium chlorophenolate. A pressure of 3 kp / cm2 was applied for 10 seconds and the rubber frame was compressed to about 46 mm. The liquid uptake corresponded to an increase in the moisture content to 60%. The plate was dried in a drying cabinet at 1000C to a moisture content of 10%. The chlorophenolate content of the treated plate was 1.5%.
When using the method according to the invention, the following advantages are achieved:
1. One-sided pressure impregnation with simple equipment.
2. Low operating costs (no compressed air and no heavy liquid pumps are required).
3. Effective seal against the panels due to even pressure distribution through the elastic frame.
4. Fast and efficient production.