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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Vollholz inForm von Werkstücken für Erzeugnisse, insbesondere Verfahren zum Verdichten von Vollholz durch pulsierenden Druck mittels Warmpressen.
Es sind Verfahren zur Verdichtung von Vollholz, das mit Ammoniak oder mit andern Holz plastifizierenden Mitteln behandelt oder nicht behandelt ist, weitestgehend bekannt, welche darin besteht, dass das Holz innerhalb von 7 bis 20 h kontinuierlich warmgepresst wird ; dabei beginnt man das Pressen bei einer Temperatur des Holzes von 20 C (oder bei entsprechender Umgebungstemperatur) bis zu 90 C, wonach beim Pressen die Temperatur allmählich auf 120 bis 2000C gebracht und dann am Ende des Pressens allmählich auf 40 bis 200C herabgesetzt wird.
Ein solches Verdichtungsverfahren setzt unbedingt voraus, dass das zum Pressen bestimmte Holz eine Feuchtigkeit aufweist, die nicht höher als die dem S ättigungspunkt der Fasern entsprechende Feuchtigkeit liegt, d. h. praktisch 3 Olo nicht übertrifft. Deshalb soll das frisch gefällte Holz, dessen Feuchtigkeit im Durchschnitt 8 00/0 beträgt, vor- getrocknet werden. Das ist dadurch bedingt, dass es beim Warmpressen des Holzes bei einem überschüssigen Wasserge- halt desselben zu einer stürmischen Dampfentwicklung kommt, was infolge einer begrenzten Verdampfungsfläche ein Zersprengen der Holzfasern hervorruft.
Gleichzeitig ist es jedoch bekannt, dass das Wasser eine plastifizterende Wirkung auf das Holz ausübt, und dass besonders günstige Bedingungen für die Verdichtung des Holzes bei dessen Feuchtigkeitsgehalt geschaffen werden, der in einem Bereich von 60 bis 90% liegt.
Unter solchen Bedingungen wird, wie bekannt, die Wirksamkeit der Verdichtung erhöht, der spezifische Pressdruck herabgesetzt : das verdichtete Holz zeichnet sich durch erhöhte Festigkeitskennziffern aus.
Es ist weitestgehend bekannt, dass bis zur gegenwärtigen Zeit die Verdichtung des Holzes bei dessen Feuchtigkeit von 60 bis 90% nur durch Kaltpressen vorgenommen wurde, das auch kontinuierlich während der ganzen Periode der Holzverdichtung durchgeführt wurde.
Der Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es die Durchführung eines zusätzlichen Arbeitsganges, des anschliessenden Trocknens des verdichteten Holzes, erfordert. Ausserdem erfordert das Trocknen besondere Bedingungen, u. zw., dass das Erzeugnis im eingespannten Zustand behandelt wird, um ein Werfen des Holzes zu verhindern ; deshalb wird das Trocknen in Pressformen oder unter der Einwirkung eines Gewichtes vorgenommen.
Es ist offensichtlich, dass ein solches Trocknen einen zeitraubenden Prozess darstellt und die gesamte Zeit der Behandlung von Holz bedeutend vergrössert.
Es ist weiters bereits vorgeschlagen worden, vorzugsweise flächige Werkstoffe, wie unter anderem auch Holzplatten, durch Polieren, Kaschieren, Matteren, Glätten, Prägen oder andere Verformung und/oder Verdichtung zwischen heiz-und/oder kühlbaren Presswerkzeugen zu behandeln. Dabei wird der zu bearbeitende Werkstoff beim Hindurchtreten zwischen den Presswerkzeugen, die z. B. aus Transportbändern bestehen, kurzzeitigen pulsierenden Druck- oder Stossimpulsen ausgesetzt. Dieses Verfahren eignet sich sowohl zur kontinuierlichen Herstellung als auch zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung von Schichtstoffen, wie Hartpapieren, Hartgewebe, mit hitzehärtbaren Kunststoffen getränkten Faserstoff- bzw. Gewebebahnen und zur kontinuierlichen Herstellung und Behandlung von Vulkanfiberplatten und-bahnen.
Auch dünne Platten aus Hartholz können aus Holzfurnieren mit dazwischengelegten Kunststoffharzleimfilmen in fortlaufendem Arbeitsgang gewonnen werden. Ein solches Verfahren umfasst demnach die kurzzeitige Einwirkung eines pulsierenden Druckes, gegebenenfalls unter Wärmeanwendung, zur kontinuierlichen Herstellung oder Behandlung von Flachmaterialien.
Für die Verdichtung von Vollholz ist dieses Verfahren ungeeignet, da in diesem Falle das Holz eine relativ lange Zeitspanne eingespannt unter pulsierender Belastung gehalten werden muss, damit unter der Einwirkung der Wärme im Holz permanente Umformungen der betreffenden Strukturkomponente entstehen.
Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile, die den bekannten Verfahren zur Holzverdichtung eigen sind.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, ein solches Verfahren zum Warmpressen zu entwickeln, das optimale Bedingungen für die Verdichtung des Holzes mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60% und höher gewährleistet.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verdichten von Vollholz durch pulsierenden Druck mittels Warmpressen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Holz einem periodischen Pressdruck von 4 bis 40 kg/cm aussetzt, wobei die Perioden der Verweildauer unter Druck höchstens 10 min und die Perioden der Verweildauer ohne Druck wenigstens 0, 1 min im ganzen Verdichtungsprozess betragen und die Gesamtzeit der Verdichtung unter Druck 12 bis 16 h beträgt.
Ein solches Verfahren gewährleistet ein allmähliches, gleichmässiges und gleichzeitig auch ein ausreichend intensives Entfeuchten des zu bearbeitenden Holzes und gestattet es, das Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von sogar über 801o gleichzeitig zu verdichten und zu trocknen, wobei vorteilhafte physikalisch-mecha- nische Eigenschaften erzielt werden.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Man kann zum Pressen Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt verwenden, der 60% übertrifft. Das Holz kann in Form von Werkstücken beliebiger Form und Grösse zur Anwendung kommen, die es gestatten, eine Presse zur Verdichtung zu verwenden.
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Es ist kein Vortrocknen des Holzes erforderlich.
Das Pressen wird in beheizbaren hydraulischen Pressen vorgenommen. Der Prozess des Pressens wird intermittierend durchgeführt, indem man das Holz unter Belastung und ohne diese behandelt. Man kann mit dem Pressen der Werkstücke bei derUmgebungstemperatur beginnen. Dabei muss man berücksichtigen, dass, je höher der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes ist, desto niedriger die Anfangstemperatur des Pressens sein soll und desto geringer die Behandlungszeit bei der Bearbeitung des Werkstückes unter Belastung in der Anfangsperiode des Fressens gewählt werden und die anzuwendende Belastung sein soll.
Am Anfang des Pressens soll in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgrad des Holzes die Verweildauer unter Druck 10 min nicht übersteigen und die Verweildauer ohne Druck während des gesamten Prozesses des Pressens nicht weniger als 0, 1 min betragen.
Eine Verweildauer ohne Druck, die über 2 min dauert, ist wirtschaftlich nicht vertretbar.
Je nach der Führung des Prozesses können die Verweildauer unter Druck und die Grösse des Druckes bedeutend vergrössert werden ; jedoch soll der Pressdruck 40 kp/cm nicht übertreffen.
Während des Pressens wird die Temperatur der Werkstücke bis zum optimalen Wert erhöht, bei welchem der Verdichtungsprozess besonders wirksam vor sich geht. Diese Temperatur kann bei 1000C und mehrliegen und entspricht derselben Temperatur, die bei bekannten Verfahren zum Warmpressen angewendet wird.
Die gesamte Zeit der Bearbeitung der Werkstücke, die sich aus abwechselnd anzuwendenden Verdichtungszeiten unter Druck von je maximal 10 min zusammensetzt, beträgt 12 bis 16 h. Praktisch wird diese Art der Bearbeitung so lange durchgeführt, bis der Feuchtigkeitsgehalt des Werkstückes bis auf 8 bis 1 solo abgefallen ist.
Dann wird die Temperatur der Werkstücke auf 40 bis 50 C, wie das bei den bekannten Verfahren zum Warmpressen üblich ist, herabgesetzt. In diesem Bereich der Temperatursenkung liegt die Verweildauer unter Druck zwischen 10 und 30 min, die Verweildauer ohne Druck beträgt 0, 1 bis 2 min.
Mittels dieses Verfahrens kann man sowohl Holz, das mit Plastifizierungsmitteln, beispielsweise Ammoniak behandelt ist, wie auch Vollholz verdichten. Die gesamte Behandlungszeit beträgt zirka 20 bis 25 h.
Nachstehend werden Beispiele für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens angeführt.
Beispiel l : Es wurden zwei Werkstücke mit den Abmessungen von je 1200 x 70 x 18 mm angewendet, die aus einem mit Ammoniak vorbehandelten Birkenholz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 8rP/o hergestellt wurden.
Das Pressen der Werkstücke erfolgte in drei Stufen. In der ersten Pressstufe wurde die Temperatur in der Presse allmählich innerhalb von 1 h und 30 min von 20 bis auf 1000C erhöht und der Druck auf einem Wert von 4 kp/cd gehalten ; die Verweildauer unter Druck betrug 0,8 min, die ohne Druck 0, 5 min ; die Gesamtzahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck betrug 115 ; die gesamte Behandlungszeit machte in der ersten Stufe 293 min aus. In der zweiten Stufe wurden eine konstante Temperatur von 100 bis 1050C und ein Druck in der Höhe von 7 kp/cnr'aufrechterhalten ; die Verweildauer unter Druck betrug 2, 0 min und die ohne Druck 0, 5 min.
DieZahlderBehandlungszyklenunterDruckundohne Druckbetrug 230 min ; die gesamte Behandlungszeit machte 863 min aus. In der dritten Stufe wurde die Temperaturin der Presse allmählich auf 400C gesenkt ; der Druck wurde auf 7 kp/cmz gehalten ; die Verweildauer unter Druck betrug 10 min, die ohne Druck 0,5 min ; die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck belief sich auf 3 ; die Gesamtzeit der Behandlung der Werkstücke in der dritten Stufe betrug 35 min. Die gesamte Zeit der Behandlung in allen drei Stufen machte zirka 20 h aus.
Nach dem Pressen betrug die mittlere Dichte des Holzes 1250 kg/m'.
Beispiel 2 : Es wurden Werkstücke mit Abmessungen von je 1800 x 70 x 14 mm verwendet, die aus einem vorher mit gasförmigem Ammoniak plastifizierten Birkenholz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 9rP/o hergestellt wurden.
Das Pressen erfolgte in vier Stufen.
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Stufe betrug 413 min.
In der zweiten Stufe wurde die Temperatur in der Presse auf 100 : 5 C und der Druck auf 7 kp/cm gehalten ; die Verweildauer unter Druck betrug 2 min und ohne Druck 0, 1 min ; die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck machte 180 aus ; die Dauer der zweiten Stufe betrug 675 min.
In der dritten Stufe wurde die Temperatur in der Presse in der Höhe von 110 : 5 C unterder Einhaltung der übrigen Parameter der zweiten Stufe mit Ausnahme der Verweildauer unter Druck, welche 3 min betrug, gehalten ; die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck belief sich auf 60 ; die gesamte Behandlungszeit betrug 285 min.
In der vierten Stufe wurde die Temperatur in der Presse allmählich auf 500C herabgesetzt ; der Druck wurde auf 7 kp/cm gehalten ; die Verweildauer unter Druck betrug 10 min ; die Verweildauer ohne Dl1lck betrug 0, 1 min ; die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck belief sich auf 3 ; die Zeit der Bearbeitung
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der Werkstücke in der vierten Stufe betrug 35 min. Die gesamte Zeit der Behandlung von Ho lz in allen Stufen machte zirka 23 h aus.
Nach dem Pressen hatte das Holz eine mittlere Dichte von 1300 kg/m3.
B eis pi el 3 : Es wurden Werkstücke mit Abmessungen von je 2200 x 60 x 14 mm aus Vollbirkenholz verwendet ; die mittlere Feuchtigkeit der Werkstücke betrug 65%. Das Pressen wurde in vier Stufen vorgenommen.
Das Pressen wurde bei einer Temperatur der Presse von 100 I : 50C begonnen ; der Druck wurde allmählich von 4 auf 10 kp/cnr erhöht ; die Verweildauer unter Druck betrug 0,5 min und ohne Druck 0,5 min ; die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck belief sich auf 50, die Zeit der Behandlung in dieser Stufe betrug 125 min. In der zweiten Stufe wurde die Temperatur auf 100 5 C gehalten, der Druck betrug 20 kp/cm2 ; die Verweildauer unter Druck machte 0, 5 min und ohne Druck 1 min aus ; die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck belief sich auf 60 ; diese Stufe dauerte 219 min.
In der dritten Stufe wurde die Temperatur in der Presse auf 115 ! : 50C gehalten ; der Druck betrug 10 kp/cm ? ; die Verweildauer unter Druck machte 2 min und ohne Druck 0, 1 min aus ; die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck betrug 240 ; die Dauer der dritten Stufe belief sich auf 900 min. In der vierten Stufe wurde die Temperatur in der Presse allmählich innerhalb von 40 min auf 500C gesenkt ; die Verweildauer unter Druck betrug 25 min und ohne Druck 0,5 min ; die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck belief sich auf 2.
Die gesamte Zeit der Behandlung von Holz in allen Stufen betrug 21 h.
Nach dem Pressen wies das Holz eine mittlere Dichte von 1200 kg/m3 auf.
B s pi el 4 : Es wurden Werkstücke mit Abmessungen von je 350 x 40 x 40 mm aus Birkenholz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60% angewendet.
Das Pressen wurde in vier Stufen vorgenommen.
Erste Stufe : Mit dem Pressen wurde bei einer Temperatur von 20 C begonnen, die dann allmählich innerhalb von 0,5 h auf 90 50C erhöht wurde ; der Druck wurde auf 4 bis 6 kp/cm2 gehalten.
Die Verweildauer unter Druck betrug 2 min und die ohne Druck 0, 1 min. Die Zahl der Behandlungszyklen unter Druck und ohne Druck belief sich auf 150 ; die gesamte Behandlungszeit in dieser Stufe betrug 500 min.
Zweite Stufe : Die Temperatur wurde wie in der ersten Stufe aufrechterhalten ; der Druck betrug 6 kp/cm2 ; die Verweildauer unterDruck betrug 8 min und ohne Druck 0, 1 min ; die Zahl der Zyklen belief sich auf 60 ; die gesamte Zeit der Behandlung in der zweiten Stufe betrug 450 min.
Dritte Stufe : Die Temperatur betrug 90 5 C ; der Druck 6 kp/cm2 ; die Verweildauer unter Druck machte 12 min und ohne Druck 0, 1 min aus ; die Zahl der Zyklen belief sich auf 40 ; die gesamte Zeit der Behandlung betrug 500 min.
Vierte Stufe : Die Temperatur wurde allmählich innerhalb von 25 min von 90 auf 400C gesenkt ; die Verweildauer unter Druck betrug 25 min ; die Zahl der Zyklen belief sich auf 2 ; der Druck betrug 6 kp/cm . Die gesamte Zeit der Behandlung in allen Stufen machte 25 h aus. Das behandelte Holz wies eine mittlere Dichte von 11 00 kg/m3 auf.