Verfahren zur Bierstellung insbesondere von Flächengebilden aus rohem Holzzellstoff. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung insbesondere von Flächengebil den aus rohem Holzzellstoff (Lignocellulose), wie z. B. aus Holzspänen, Holzmehl, ge trocknetem Zuckerrohr oder Stroh.
Nach dem Verfahren der Erfindung wird der rohe Holzzellstoff zunächst in einen über wiegend plastischen Zustand - zum Unter schied von dem faserförmigen Zustand, in den er bisher stets umgewandelt worden ist -- übergeführt, wenigstens annähernd zu den gewünschten Gebilden geformt, vollständig unter Anwendung von Wärme getrocknet und in trockenem und heissem Zustande in die endgültige Form gepresst.
Bei der Anwendung der Erfindung ist es möglich, die vollständige Verfestigung des umgewandelten Holzzellstoffes in ein dichtes, starkes, steifes, wasserbeständiges Erzeugnis durch im wesentlichen nur augenblicklich dauernden verfestigenden Pressdruck zu er zielen.
Der rohe Zellstoff muss also zunächst in überwiegendem Umfange in den praktisch plastischen Zustand, zum Beispiel mittels einer Wärmebehandlung bei hoher Tempera tur, übergeführt werden, deren Dauer prak tisch der Temperatur und der besonderen Herkunft des rohen Holzzellstoffes angepasst werden wird.
Die Umwandlung des Rohstoffes in den plastischen Zustand wird zweckmässig mit tels Dampfes durchgeführt. Wenn der ver wendete rohe Holzzellstoff Holz selbst ist, was vorteilhaft ist, so ist es wünschenswert, ihn auf einen praktisch gleichförmigen Was sergehalt, z. B. etwa 30 %, an der Luft her unterzutrocknen. Die Vermeidung unmässi ger Wassermengen ist für die Ermöglichung einer gleichmässigen Zeitüberwachung der Wärmebehandlung von Vorteil.
Damit alle Teile des Rohstoffes praktisch gleichmässig mit Wärme behandelt werden, wird das Holz zweckmässig in kleine Späne übergeführt, z. B. solche, die durch ein 1-Zoll-Zieb gehen. Man kann zum Beispiel wie folgt verfahren: Dampf von 24,5 at (350 englische Pfund/Quadratzoll) Druck oder mehr, also mit einer Temperatur von 225 C oder mehr, lässt man 5 Minuten lang zur Erzielung einer merklichen Umwandlung des Holzzellstoffes in den plastischen Zustand einwirken.
Wenn man einen derartigen Rohstoff fein zerklei nert, wie im folgenden beschrieben werden wird, so ist er in der Hauptsache pulver förmig und staubähnlich, sowie weitgehend frei von Stoffen in faserförmiger Gestalt. Er ist für eine leichte Entw ässerung und Über führung in Flächengebilde nicht gut geeig net. In dem Masse, wie Druck und Tempe ratur indessen gesteigert werden, kann man die Behandlungsdauer bei dem Höchstdruck nach einem Anfangszeitraum für den Druck anstieg abkürzen.
Man erhält dann verhält nismässig mehr von dem faserförmigen rohen Holzzellstoff. Zum Beispiel beträgt bei einem Druck von 42 at (600 englische Pfund Qua dratzoll), also einer Temperatur von 255 C, die Behandlungsdauer bei vollem Druck für die Wärmebehandlung von Hartholz, wie Gummibaumholz, etwa 45 Sek. und für Weichholz, wie Kiefernholz, etwa 60 Sek. Bei 70 at (1000 engl. Pfung/Quadratzoll), entsprechend einer Temperatur von 285 C, beträgt die Behandlungsdauer etwa 10 Sek. für _Gummibaumholz, bis 15 Sek. für Kie fernholz.
Die Zeit und/oder Temperatur ist für holzartige Gewächse wie Stoppelstroh. Zuckerrohr und dergleichen, die verwendet werden können, etwas niedriger.
Der wärmebehandelte rohe Holzzellstoff wird mit Vorteil verhältnismässig fein zer kleinert. Man verformt ihn zu gewünschten Flächen oder ähnlichen Gebilden. Die Zer kleinerung kann in verschiedener Weise durchgeführt werden. Zweckmässig wird sie in der Weise durchgeführt, da.ss man die Wärmebehandlung in einem geschlossenen Behälter oder einer Kanone, wie sie in der amerikanischen Patentschrift Nr. 1824921 beschrieben ist, durchgeführt. Wenn die Behandlung eine bestimmte Zeit gedauert hat, öffnet man einen kleinen Auslass, durch den das wärmebehandelte Gut explosionsartig in einem Zustand verhältnismässiger Feinheit ausgetragen wird. Die Wärmebehandlung ist dann beendet. Sie kann auch in anderer Weise, z.
B. in einem Autoklaven, durchgeführt wer den. In einem solchen Fall kann man sie nach genügender Behandlungszeit dadurch beenden, dass man das Gut mit Wasser schwemmt und es mittels einer Stabmühle oder dergleichen nach Entleerung des Autoklaven zerkleinert.
Es ist zu beachten, dass beim Umwandeln des rohen Holzzellstoffes in einen überwie gend plastischen Zustand die Behandlungs dauer in der Kanone bei vollem Druck prak tisch beträchtlich länger ist wie die, welche zur Herstellung verhältnismässig grober Fa sern zwecks Bereitung von Faserpappen er forderlich ist.
C m die gewünschte Umwandlung durch zuführen, soll der Rohstoff genügend lignin- haltige. die Faser überziehende Stoffe auf weisen. Durch chemische Behandlung, zum Beispiel nach dem Natronverfahren, aufge schlossene Cellulose, aus der die cellulose- fremden Bestandteile entfernt worden sind, ist nicht für die Zwecke nach der Erfindung geeignet. Vorteilhaft ist der für die Behand lung verwendete Werkstoff rohes Holz, das noch die natürlichen, die Faser überziehen den Stoffe enthält.
Obgleich das erfindungsgemässe Verfah ren zweckmässig zur Herstellung eines ver hältnismässig dicken Flächengebildes (z. B. von 1 ein Stärke), das aus mehreren Schichten aufgebaut sein kann, anwendbar ist, kann man die Erfindung auch zur Herstellung eines Flächengebildes oder einer Mehrzahl von übereinandergelegten Flächengebilden anwenden.
Wenn man für die Wärmebehandlung des rohen Holzzellstoffes, besonders von etwa. 255 bis etwa 285 C, die oben beschriebenen Behandlungszeiten wählt, so behält der Holz zellstoff beim Ausspritzen aus der Kanone in weitgehendem Umfange seine faserförmige Struktur. Ihm ist ein kleinen Anteil von praktisch pulver- oder staubförmigen Stof- fen beigemischt.
Diese beiden Teile sind in dessen überwiegend plastisch. Der vorhan dene, faserförmig erscheinende Stoff ist in sofern von Vorteil, als er ermöglicht, ihn zu entwässern und in Blattform zur Herstellung von aus mehreren Schichten aufgebauten Flächengebilden zu falten. Vorhandene grobe Fasern können ausgesiebt werden. Der Stoff kann leicht ohne grosse Veredelung in Wasser zu einer im allgemeinen gleichför migen Beschaffenheit mittels eines Jordan- Holländers oder dergleichen geschlagen wer den.
Ein solcher Stoff enthält gewöhnlich etwa 20% wasserlösliche Anteile, die durch Auswaschen in Wasser ganz oder zum Teil, zweckmässig bis auf etwa 5%, mit Vorteil entfernt werden. Andere Verluste, etwa an nähernd 20%, treten bei der Wärmebehand lung und Zerkleinerung, sowie während der Überhitzungsmassnahme nach dem Trocknen auf, wie noch erwähnt werden wird, so dass Verluste bis zu etwa 40% des Trockenge wichts der ursprünglichen Späne bei der Ge winnung des Endproduktes sich einstellen können.
Indessen sind die Rohstoffe so bil lig, dass die Verluste in Anbetracht des wert vollen Erzeugnisses und der geringen bei der Herstellung entstehenden Kosten verlhältnis- mässig unbedeutend sind.
Leimstoffe kann man der plastisch ge machten Masse beimischen, um weiter den natürlicherweise hohen Wasserwiderstand zu erhöhen, z. B. 2 % Vaseline oder Paraffin oder andere Kohlenwasserstoffleime.
Zur Herstellung, das heisst Formung von Flächengebilden wird das zum Beispiel mit Wärme behandelte und fein zerkleinerte, so wie zweckmässig geleimte plastische Gut vor teilhaft aus dem wässerig-breiigen Zustand zu geschichteten Flächengebilden verformt und das überschüssige Wasser dadurch ent fernt, dass man das Flächengebilde durch Quetschwalzen hindurchgehen lässt. Es wird dann vollständig durch Wärme getrocknet.
Das Trocknen (und das im folgenden be schriebene, zweckmässig vorgenommene Über hitzen in trockenem Zustand) wird zweck- mässig mittels erhitzter Gase, vorteilhaft mit Luft durchgeführt, deren Sauerstoff in wei tem Umfange durch Verbrennungsgase er setzt ist, um die Wahrscheinlichkeit des Ver brennens bei den angewandten hohen Tem peraturen zu vermindern. Wenn die Mass nahme an dieser Stelle unterbrochen wird und die Flächengebilde vorübergehend ge stapelt werden, bevor man die weiteren im folgenden beschriebenen Massnahmen durch führt, nehmen die Flächengebilde Feuchtig keit auf, die wieder ausgetrocknet werden muss, ehe man die Weiterbehandlung vor nimmt.
Zweckmässig wird nach der Trocknung der Stoff weiter auf über<B>150'</B> C, zweck mässig auf über<B>180'</B> C erhitzt, das heisst überhitzt, wodurch Bestandteile, die bei einer derartigen Temperatur in gasförmige Form umgewandelt werden und bei der wei teren Anwendung von Druck Bläschen bilden können, entfernt werden. Das Flächengebilde wird nach der Trocknung und eventuell Z,Tberhitzung durch zum Beispiel unmittel bare Anwendung eines ausreichenden Press- druckes verfestigt.
Die so erhaltene Verfesti gung ist sogar beständig, wenn der Press- druck nur sehr kurz zur Anwendung gelangt, also praktisch sofort wieder aufgehoben wird.
Obgleich die Anwendung von Druck in verschiedener Weise erfolgen kann, besteht die geeignetste darin, dass man das Flächen gebilde zwischen mit hohem Druck, zum Bei spiel mittels hydraulischer Stempel, gegen einander gedrückten Walzen durchführt. Diese Walzen dienen in erster Linie nicht dazu, dem Flächengebilde Wärme zuzufüh ren, da das Flächengebilde sich auf erhöhter Temperatur befindet, wenn es den Walzen zugeführt wird.
Indessen werden die Walzen zweckmässig auf eine Temperatur erhitzt, die etwas die Temperatur der gewalzten Flächen gebilde übersteigt, derart, dass das Flächen gebilde sich während des Walzens nicht ab kühlen kann und zusätzliche Wärme der Oberfläche zugeführt wird, um so eine bessere Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen. Wenn man Flächengebilde in Form ver hältnismässig dicker Platten herstellt, ver wendet man zweckmässig glatte Walzen. Man stellt so ein Flächengebilde her, das an bei den Seiten glatt ist. Gegebenenfalls können eine oder beide Walzenflächen Master ent halten, die nach dem Durchwalzen auf dem Flächengebilde erscheinen.
Die Walzengeschwindigkeit kann über ein ziemlich weites Intervall geändert wer den, wie man aus den unten ange-,ebenen Bei spielen erkennt. Wenn die Walzen auf oder beträchtlich über die Temperatur erhitzt wer den, bei der das Flächengebilde den Walzen zugeführt wird, sollten niedrige Walzen geschwindigkeiten, zum Beispiel Walzen geschwindigkeiten unter etwa 60 cm in der Minute vermieden werden, weil die zusätz liche Wärmezuführung zu dem Flächenge bilde von den langsam sich drehenden Wal zen die Neigung hat, zur Bildung von Gasen und im Gefolge davon zu Blasen in dem Er zeugnis zu führen.
Nach einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird Gummibaumholz an der Luft bis zu etwa 30 % Wassergehalt getrock net und zu Spänen verschnitten. Die Shän" werden gesiebt und diejenigen, die durch ein 1-Zoll-Sieb gehen, für die Weiterverarbei tung verwendet. Eine Kanone wird mit den Spänen beschickt und geschlossen. Man lässt Wasserdampf zu, steigert den Druck auf 42 at, entsprechend 255 C, und erhält die sen Druck 45 Sek.
Eine kleine Auspuff öffnung wird geöffnet und der Inhalt der Kanone explosionsartig durch die Öffnung ausgetragen.
Der sich bildende, verhältnismässig fein zerkleinerte Stoff ist weitgehend faserförmi- im Aussehen, mit einem kleinen Anteil an staub- oder pulverförmigen Stoffen. Sein Ge wicht (Trocl@enbasis) beträgt etwa 20 % we niger als das der Späne. Ein Teil des Holze ist dabei anscheinend in Gase umgewandelt worden. Man siebt und wirft den vorhande- nen geringen Anteil an verhältnismässig gro ben Fasern fort.
Der so erhal'ene Stoff wird in Wasser zur Herstellung eines Breies eingetragen, der etwa 9.-i7o j@'asser enthält, und in einem Holländer nach Art: der Jordan-Maschine leicht geschlagen. Der zerknallte rohe Holz zellstoff enthält etwa G-)0/'0 -wasserlösliche Stoffe. Der Gehalt an wasserlöslichen Stof fen wird dadurch auf etwa :5 % herabgesetzt, dass man sie mit Wasser auslöst.
Den Brei erhitzt man über den Schmelzpunkt des Pa raffins und setzt geschmolzenes Paraffin in einer lIenge von etwa ? Gewichtsprozent des trockenen rohen Holzzellstoffes zu. Das Pa raffin wird von dem Holzzellstoff aufgenom men.
Der sieh bildende Stoff, der etwa 60 Ge wichtsprozent Späne enthält, wird in Blatt form verfilzt lind das Wasser aus dem Flä cheng@ebilde ansgepresst, wobei man den Was sergehalt auf etwa. <B>50'</B> senkt.
Die sich ergebenden Flächengebilde, die etwa 1 cm dich sind, werden vollständig ge trocknet, wie man durch Aufhören des Ge- wiehtsverlusfes erkennt. und noch einige lsi- nuten bis zur Anzei-e der Gasentwicklun- erhitzt. Während des Trocknens und des weiteren Erhitzens schwinden die Flächen- "ebilde von etwa 1 ein auf weniger als 0,6 cm.
Ihr spezifisches Gewicht- Beträgt dann etwa <B>0,7.</B> Sie können in diesem Zustand als Wand- verkleidung verwendet werden.
Diese Flächengebilde lassen sich in Plat ten von etwa 0.3 cm Dicke dadurch überfüh ren, dass man sie in trockenem, heissem Zu stande ummittelbar zwischen heissen Druck walzen hindurchgehen lässt. Die Stärke des Erzeugnisses kann nach Wunsch geändert werden, zum Beispiel dadurch, dass man dün nere oder dickere Schichtlagen verwendet.
Die folgende Tabelle veranschaulicht vor teilhafte Verfahrensbedingungen und die er haltenen Ergebnisse:
EMI0004.0075
Walzengeschwindigkeit <SEP> in <SEP> der <SEP> <B>180</B> <SEP> 380 <SEP> 380 <SEP> 510 <SEP> 760
<tb> Minute <SEP> in <SEP> cm <SEP> (") <SEP> (70) <SEP> (150) <SEP> (150) <SEP> (200) <SEP> (300)
EMI0005.0001
Walzendurchmesser <SEP> in <SEP> cm <SEP> (") <SEP> 91 <SEP> 91 <SEP> 91 <SEP> 91 <SEP> 91
<tb> (36) <SEP> (36) <SEP> (36) <SEP> (36) <SEP> (36)
<tb> Walzendruck <SEP> in <SEP> kg/cm <SEP> Walzen- <SEP> 580 <SEP> 820 <SEP> 680 <SEP> 820 <SEP> 680
<tb> länge <SEP> (engl.
<SEP> Pfund/Linearzoll) <SEP> (3260) <SEP> (4500) <SEP> i(3800) <SEP> (4500) <SEP> (3800)
<tb> Walzentemperatur <SEP> in <SEP> <SEP> C <SEP> 270 <SEP> 225 <SEP> 270 <SEP> 270 <SEP> 270
<tb> Trocknungs- <SEP> und <SEP> Überhitzungs dauer <SEP> in <SEP> Minuten <SEP> 25 <SEP> 17 <SEP> 23 <SEP> 23 <SEP> 24
<tb> Temperatur <SEP> der <SEP> überhitzten <SEP> Flä chengebilde <SEP> in <SEP> <SEP> C <SEP> 200 <SEP> 225 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200
<tb> Spezifisches <SEP> Gewicht <SEP> des <SEP> Erzeug nisses <SEP> 1,20 <SEP> 1,22 <SEP> 1,16 <SEP> 1,16 <SEP> 1,14
<tb> Zerreissfestigkeit <SEP> im <SEP> Trockenzu stande <SEP> in <SEP> kg/cm' <SEP> (englische <SEP> 580 <SEP> 487 <SEP> 455 <SEP> 496 <SEP> 515
<tb> Pfund/Quadratzoll) <SEP> (8300) <SEP> (6965) <SEP> (6500) <SEP> (7090) <SEP> (7365)
<tb> Elastizitätsmodul <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> 71500 <SEP> 77100 <SEP> 63700 <SEP> 67300 <SEP> 64500
<tb> (engl. <SEP> Pfund/Quadratzoll) <SEP> (1022000) <SEP> (1101000) <SEP> (910000) <SEP> (962000) <SEP> (922500)
<tb> Wasserabsorption <SEP> in <SEP> 24 <SEP> Stunden <SEP> <B>6,3% <SEP> 6,1% <SEP> 8,1% <SEP> 9,3%</B> <SEP> 7,2
<tb> Restfestigkeit <SEP> (Verhältnis <SEP> der <SEP> Zer reissfestigkeit <SEP> nach <SEP> 24stündigem
<tb> Einweichen <SEP> in <SEP> Wasser <SEP> zu <SEP> der
<tb> Zerreissfestigkeit <SEP> im <SEP> Trocken zustande) <SEP> <B>88,8% <SEP> 72,8%</B> <SEP> 61,4 Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch die Vorrichtung in Seitenansicht; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 von Fig. 1 unter Fortlassung der wärmebe handelnden und zerkleinernden Teile. Diese Ausführungsform dient zur fortlaufenden Durchführung des Verfahrens nach der Er findung; Fig. 3 zeigt schematisch eine Seitenan sicht der entsprechenden Vorrichtung zur fortlaufenden Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Nach Fig. 1 und 2 ist 10 eine kontinuier liche Blätter- oder plattenbildende Maschine, z.
B. eine Fourdrinier- oder Olivermaschine oder eine solche, wie sie in der amerikanischen Patentschrift Nr. 1875075 beschrieben ist. Quetschwalzen 12 dienen zum Auspressen des Wassers aus einer Bahn oder Schicht-. la,ge 14, die fortlaufend von der Maschine 10 zugefördert wird. Man kann eine oder meh rere Vakuumwalzen verwenden. Die Bahn kann sich längs und auf einem Fördersieb bewegen.
Ein Messer 16, das in der in der ameri kanischen Patentschrift Nr. 1924162 be schriebenen Form ausgebildet sein kann, dient dazu, die fortlaufend gebildete Bahn 14 gegebenenfalls in Längenstücke 14b zu zerschneiden, zum Beispiel wenn man eine vieletagige Vorrichtung zum Trocknen und Überhitzen der Blätter verwendet.
Eine Zuführungsvorrichtung 18 fördert die Blätter 14b in die verschiedenen Etaoen einer Trockenvorrichtung und eines Überhit- zers 20. Er hat vier Böden, die von vier Lagen angetriebener Walzen 2= gebildet sind.
Bei der schematisch dargestellten Aus führungsform isst die Vorrichtung 20 in einen Trockner 20a und einen Überhitzer 20b zer legt. Es sind ferner zwei Umlaufanlagen für heisse Gase dargestellt, und zwar für jeden Teil eine.
Wenn man Gas als Brennstoff benutzt, so wird eine brennbare Mischung von Gas und Luft dem Erhitzer 20a durch Brenner 23 zugeführt. Die Verbrennungskammer 24, welche die Brenner 23 enthält, ist in eine Umlaufanlage eingeschaltet, bestehend aus einer Leitung 25, einem Gebläse 26, einer Leitung 28, versehen mit einer Seitenöffnung 30, in der ein regelbares Schieber- oder Klappenventil 32 sich befindet, sich verjün genden Querleitungen 34, die einen gleich mässigen Gasstrom durch in dem Trockner 20a angeordnete Auslassstutzen 36 ermög lichen, im Trockner 20a selbst angeordneten. sich verjüngenden Einlassrohren 40, Querlei tungen 42, die sich wie die Leitungen 34 ver jüngen,
und einer zur Verbrennungskammer 24 führenden Leitung 44. Das Ventil 3? ist. so eingestellt oder gesteuert, dass es in dem Masse das Entweichen von Gasen ermöglicht. wie andere Gase der geschlossenen Umlauf anlage zugeführt werden, z. B. Brenngas mit Beimischung von Luft für die Verbrennung, sowie Dampf und Gase von den Bahnen des rohen Holzzellstoffes. Bei einer derartigen Anordnung bestehen die Heizgase in der Hauptsache aus Luft, in der der Sauerstoff durch verhältnismässig inerte Verbrennungs erzeugnisse ersetzt ist. Die heissesten Gase streichen zweckmässig an den eintretenden Bahnteilen 14b vorbei, welche den grössten Feuchtigkeitsgehalt haben, wie das aus der Zeichnung hervorgeht.
Obgleich eine solche Heissgasumlauf- anlage verwendet werden kann, kann man auch zwei benutzen, und zwar eine zum Trocknen der Platten und die andere zum Überhitzen der getrockneten Platten. Die Platten werden in der Regel vollständig in der Kammer 20a getrocknet. Die Kammer ?Ob dient der weiteren Erhitzung oder Über hitzung der vorher getrockneten Platten oder Bahnen.
Die praktisch getrennte Umlauf anlage für den Überhitzer 20b kann bestehen aus einer Verbrennungskammer 50 mit Gas brennern 52, einer Leitung 54, einem Ge bläse 55, einer seitlichen Ventilöffnung 56 mit einer Ventilklappe 58, einer Leitung 60, Querleitungen 62, Auslassstutzen 64, einer Heizkammer 20b, durch welche die getrock neten Blätter oder Bahnen auf den Walzen 22 sich bewegen, Einlassstutzen 68, Quer leitungen 70 und einer Leitung 72, die zur Verbrennungskammer 50 zurückführt. In dem Überhitzer \?Ob ist.
der Umlauf zweck mässig umgekehrt wie derjenige für den Trockner 20a. Die Gase streichen im Gegen strom zu der Förderricbtung der Bahn. Die heissesten Gase treffen die Bahn dann, wenn sie endlich aus dem Überhitzer abgetragen wird, damit die Platten oder Bahnen nicht nur trocknen, sondern auch überhitzt --erden. Ein Überhitzen mit sauerstoffschwachen bezw. -freien Gasen, wie oben beschrieben,
ermöglicht die Anwendung einer höheren Temperatur mit einer herabgeminderten Brandgefahr im Vergleich zu normaler atmo- spärischer Luft.
Eine z1btr < i",voi,ricbtiing 80 fördert die Blätter oder Bahnen von irgend einer der Etagen des Cherhitzers zwischen Presswalzen 82. Sie hat z-,veckmässig einen Boden aus angetriebenen Rollen, um einen schnellen Abtrag der heissen Blätter in die Druckwal zen zu ermöglichen. Die Abtra.gvorrichtung 80 kann mit einer Hülle versehen sein, um die in ihr enthaltenen Blätter heiss zu halten. Man kann sauerstoffreie Gase in die Hülle einleiten. Die Walzen 82 können durch Gas brenner 84 geheizt werden.
Die Heizgase werden in gewissem Umfange zusammenge halten, z. B. durch Hauben 86. Das Flächen gebilde, z. B. die Platte, ist mit 14e be zeichnet.
Nach einer wünschenswerten Ausfüh rungsform des Verfahrens richtet man es so ein, dass ein trockenes, heisses Flächengebilde 14b am Ende des Überhitzers 20b zu gleicher Zeit ausgetragen wird, in der man ein neues feuchtes, kühles Flächengebilde am Eintritts ende des Trockners 20a auf der gleichen Etage zuführt. Wenn die Trockenvorrich tung kurz ist, können die Flächengebilde mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit in dem Zwischentrockenraum bewegt werden.
Es ist von Vorteil, die fortlaufend gebil dete Bahn in Stücke für die besondere Hand habung in dem Trockner und Überhitzen so wie auf den Förderrollen zu zerschneiden. Man kann eine besondere Überwachung und Geschwindigkeitsregelung der einzelnen Vor richtungen, nämlich der bahnbildenden Ma schine, des Trockners und Überhitzers und des Presswalzwerkes vorsehen, doch können alle diese Vorrichtungen synchron mitein ander bewegt werden. Die Massnahmen wer den mit der fortlaufenden Bahn durchge führt, die in einem derartigen Falle nicht in besondere Abschnitte zerlegt wird, bevor sie durch das Walzwerk gegangen ist.
Eine derartige Anordnung ist schema tisch in Fig. 3 dargestellt, worin 90 die bahnbildende Maschine, 92 eine lange, fort laufend arbeitende Trockenvorrichtung, 93 einen Überhitzen, 94 ein Presswalzwerk und 96 ein Messer dargestellt. In der Trocken vorrichtung tritt eine Schwindung, beim Durchgang durch das Presswalzwerk tritt da gegen eine Verlängerung auf. Diese Erschei nungen können in gewünschter Weise, zum Beispiel durch einen Differentialantrieb für das Presswalzwerk, ausgeglichen werden.
Das Zerschneiden kann durchgeführt werden, iv@enn die Bahn durch den Überhitzen gegan gen ist. Die Erfindung kann man mit Pressen, Walzen und andern druckausübenden Vor richtungen der verschiedensten Art durch führen.
Zum Beispiel können nach einer Aus führungsform der Erfindung aus der umge- wandelten Holzcellulose hergestellte Flächen gebilde, zweckmässig dünne oder papierähn liche Flächengebilde, zum Beispiel Flächen gebilde von etwa 0,25 mm Stärke, die im allgemeinen als Pappe bezeichnet werden, in Wellpappe umgewandelt werden, die für die Kartonherstellung geeignet ist.
Eins oder mehrere der dünnen Flächen gebilde, die zweckmässig in Kreppform vor liegen, so dass sie sich wieder ausdehnen las sen und dadurch ein Zerreissen vermeiden, können, wie oben beschrieben ist, überhitzt und zwischen: Prägewalzen durchgeschickt werden, um wellenförmige Vertiefungen zu erzeugen, die sich vorteilhaft quer über die Bahn erstrecken. Die Prägewalzen werden zweckmässig erhitzt, wie bereits bei ihrer An wendung auf die Herstellung dickerer Flä chengebilde beschrieben ist.
Diese Ausfüh rungsform der Erfindung erzeugt eine billige und ausserordentlich steife Wellpappe, die zur Verstärkung von Kartons und für zahl reiche andere Zwecke geeignet ist. Wenn mehrere Pappbahnen übereinandergelegt und zusammengepresst werden, ist das sich bil dende Erzeugnis frei von Schichtung, sogar von irgend welchen Anzeichen einer Schich tung.
Erzeugnisse, welche die beschriebenen be merkenswerten Eigenschaften haben, wer den mit Vorzug unmittelbar aus dem wärme behandelten rohen Holzzellstoff allein, ohne Einverleibung von fremden Binde- oder Füll mitteln, hergestellt. Indessen können Zu sätze von Bindemitteln, Füllpigmenten und andern Stoffen, obgleich sie nicht erforder lich sind, dem wärmebehandelten Holzzell stoff zugesetzt werden. Derartige Vorkehrun gen fallen auch in den Rahmen der Erfin dung, wenn nur deren grundsätzliche Merk male benutzt werden.
Method for making beer, in particular flat structures made of raw wood pulp. The invention relates to a method for producing, in particular, the sheet of raw wood pulp (lignocellulose), such as. B. from wood chips, wood flour, ge dried sugar cane or straw.
According to the method of the invention, the raw wood pulp is first in a predominantly plastic state - to the difference from the fibrous state in which it has always been converted - transferred, at least approximately formed into the desired structures, completely using heat dried and pressed into the final shape in a dry and hot condition.
In applying the invention, it is possible to achieve complete consolidation of the converted wood pulp into a dense, strong, stiff, water-resistant product by essentially only momentarily lasting consolidating pressing pressure.
The raw pulp must first of all be converted into the practically plastic state, for example by means of heat treatment at high temperatures, the duration of which is practically adapted to the temperature and the particular origin of the raw wood pulp.
The conversion of the raw material into the plastic state is expediently carried out using steam. If the raw wood pulp used is wood itself, which is advantageous, it is desirable to have it at a practically uniform water content, e.g. B. about 30% to dry out in the air. Avoiding excessive amounts of water is advantageous for enabling uniform time monitoring of the heat treatment.
So that all parts of the raw material are treated practically evenly with heat, the wood is expediently converted into small chips, e.g. B. those that go through a 1-inch pull. For example, one can proceed as follows: Steam at 24.5 at (350 pounds / square inch) pressure or more, i.e. at a temperature of 225 C or more, is left for 5 minutes to achieve a noticeable conversion of the wood pulp to the plastic Condition.
If such a raw material is finely zerklei nert, as will be described below, it is mainly powdery and dust-like, and largely free of substances in fibrous form. It is not well suited for easy drainage and transfer into flat structures. However, as the pressure and temperature are increased, the treatment time at the maximum pressure can be shortened after an initial period for the pressure to rise.
You then get proportionally more of the fibrous raw wood pulp. For example, at a pressure of 42 at (600 pounds square inches), i.e. a temperature of 255 C, the treatment time at full pressure for the heat treatment of hardwood, such as rubberwood, is approximately 45 seconds and for softwood, such as pine, approximately 60 seconds at 70 at (1000 pfung / square inch), corresponding to a temperature of 285 C, the treatment time is about 10 seconds for rubber tree wood and up to 15 seconds for pine wood.
The time and / or temperature is for woody crops such as stubble. Sugar cane and the like that can be used slightly lower.
The heat-treated raw wood pulp is advantageously crushed relatively finely. It is deformed into desired surfaces or similar structures. The comminution can be carried out in various ways. It is expediently carried out in such a way that the heat treatment is carried out in a closed container or a cannon, as is described in American patent specification No. 1824921. When the treatment has lasted a certain time, a small outlet is opened through which the heat-treated material is discharged explosively in a state of relatively fineness. The heat treatment is then finished. It can also be used in other ways, e.g.
B. in an autoclave, who carried out the. In such a case, it can be ended after a sufficient treatment time by flushing the material with water and comminuting it with a rod mill or the like after emptying the autoclave.
It should be noted that when converting the raw wood pulp into a predominantly plastic state, the treatment time in the cannon at full pressure is practically considerably longer than that which is required for the production of relatively coarse fibers for the purpose of preparing fibreboard.
To carry out the desired conversion, the raw material should be sufficiently lignin-containing. the fiber covering substances have. Cellulose which has been broken up by chemical treatment, for example by the soda process, from which the non-cellulose constituents have been removed, is not suitable for the purposes of the invention. The material used for the treatment is raw wood, which still contains the natural substances that cover the fibers.
Although the process according to the invention can be used for the production of a relatively thick sheet (e.g. one thickness of 1) which can be composed of several layers, the invention can also be used to produce a sheet or a plurality of superimposed sheets apply.
When looking for the heat treatment of the raw wood pulp, especially of about. 255 to about 285 C, the treatment times described above, the wood pulp retains its fibrous structure to a large extent when it is ejected from the cannon. A small amount of practically powdery or dusty substances is added to it.
These two parts are mainly plastic. The existing, fibrous-appearing fabric is advantageous in that it allows it to be drained and folded into sheet form for the production of flat structures made up of several layers. Any coarse fibers that are present can be screened out. The fabric can easily be beaten to a generally uniform consistency by means of a Jordan dutchman or the like without much finishing in water.
Such a substance usually contains about 20% of water-soluble components, which are wholly or partly, expediently up to about 5%, advantageously removed by washing out in water. Other losses, approximately close to 20%, occur during heat treatment and comminution, as well as during the overheating measure after drying, as will be mentioned, so that losses of up to around 40% of the dry weight of the original chips during extraction of the end product.
However, the raw materials are so cheap that the losses are relatively insignificant in view of the valuable product and the low costs involved in manufacturing it.
Glues can be added to the plastic-made mass in order to further increase the naturally high water resistance, e.g. B. 2% Vaseline or paraffin or other hydrocarbon glues.
For the production, that is, the shaping of flat structures, the, for example, heat-treated and finely comminuted, as well as appropriately sized plastic material is deformed from the watery-pulpy state to layered flat structures and the excess water is removed by passing the flat structure through Let squeegees go through. It is then completely dried by heat.
The drying (and the appropriately carried out overheating in the dry state, described below) is expediently carried out by means of heated gases, advantageously with air, the oxygen of which is largely replaced by combustion gases to reduce the likelihood of burning to reduce the applied high temperatures. If the measure is interrupted at this point and the fabrics are temporarily stacked before the other measures described below are carried out, the fabrics absorb moisture, which must be dried out again before further treatment can be carried out.
After drying, the fabric is expediently further heated to over <B> 150 '</B> C, expediently to over <B> 180' </B> C, that is to say overheated, which means that components which are in gaseous form and with the further application of pressure bubbles can be removed. After drying and possibly overheating, the flat structure is solidified, for example, by the direct application of sufficient pressure.
The consolidation obtained in this way is even stable if the pressing pressure is only applied for a very short time, that is to say is released again almost immediately.
Although the application of pressure can take place in various ways, the most suitable is that the surface structure is carried out between rollers that are pressed against one another at high pressure, for example by means of hydraulic rams. These rollers are primarily not used to supply heat to the sheet, since the sheet is at an elevated temperature when it is fed to the rollers.
In the meantime, the rollers are expediently heated to a temperature which slightly exceeds the temperature of the rolled surface structure, so that the surface structure cannot cool down during rolling and additional heat is supplied to the surface in order to achieve a better surface quality. When fabricating fabrics in the form of relatively thick plates, it is advisable to use smooth rollers. In this way, a flat structure is produced that is smooth on the sides. If necessary, one or both roller surfaces can hold masters, which appear on the surface structure after rolling through.
The roller speed can be changed over a fairly wide interval, as can be seen from the examples below. If the rollers are heated to or significantly above the temperature at which the sheet is fed to the rollers, low roller speeds, for example roller speeds below about 60 cm per minute, should be avoided because the additional heat input to the sheet forms of the slowly rotating rollers has a tendency to lead to the formation of gases and, as a result, bubbles in the product.
According to one embodiment of the method, rubber tree wood is dried in the air with a water content of up to about 30% and cut into chips. The shavings are sieved and those that go through a 1-inch sieve are used for further processing. A cannon is charged with the chips and closed. Water vapor is allowed in, the pressure is increased to 42 at, corresponding to 255 C, and receives this pressure for 45 seconds.
A small exhaust opening is opened and the contents of the cannon explosively discharged through the opening.
The relatively finely comminuted substance that forms is largely fibrous in appearance, with a small proportion of dusty or powdery substances. Its weight (trocl @ en base) is about 20% less than that of the chips. Some of the wood has apparently been converted into gases. You sieve and throw away the small amount of relatively coarse fibers that is present.
The substance obtained in this way is put into water to make a pulp which contains about 9-10 years of water, and lightly beaten in a Dutch machine like the Jordan machine. The crushed raw wood pulp contains about G-) 0 / '0 -water-soluble substances. The content of water-soluble substances is reduced to about: 5% by dissolving them with water.
The porridge is heated above the melting point of the paraffin and melted paraffin is set in a length of about? Weight percent of the dry raw wood pulp. The paraffin is taken up by the wood pulp.
The eye-forming material, which contains around 60 percent by weight of chips, is matted in the form of a leaf and the water is pressed from the surface, whereby the water content is reduced to around. <B> 50 '</B> lowers.
The resulting flat structures, which are about 1 cm thick, are completely dried, as can be seen by stopping the weight loss. and heated for a few more minutes until the gas evolution is displayed. During drying and further heating, the surface area shrinks from about 1 to less than 0.6 cm.
Their specific weight is then about <B> 0.7. </B> In this state they can be used as wall cladding.
These flat structures can be converted into plates about 0.3 cm thick by allowing them to pass between hot pressure rollers in a dry, hot state. The thickness of the product can be changed as desired, for example by using thinner or thicker layers.
The following table illustrates advantageous process conditions and the results obtained:
EMI0004.0075
Roller speed <SEP> in <SEP> of <SEP> <B> 180 </B> <SEP> 380 <SEP> 380 <SEP> 510 <SEP> 760
<tb> Minute <SEP> in <SEP> cm <SEP> (") <SEP> (70) <SEP> (150) <SEP> (150) <SEP> (200) <SEP> (300)
EMI0005.0001
Roller diameter <SEP> in <SEP> cm <SEP> (") <SEP> 91 <SEP> 91 <SEP> 91 <SEP> 91 <SEP> 91
<tb> (36) <SEP> (36) <SEP> (36) <SEP> (36) <SEP> (36)
<tb> Roller pressure <SEP> in <SEP> kg / cm <SEP> Roller- <SEP> 580 <SEP> 820 <SEP> 680 <SEP> 820 <SEP> 680
<tb> length <SEP> (engl.
<SEP> pounds / linear inch) <SEP> (3260) <SEP> (4500) <SEP> i (3800) <SEP> (4500) <SEP> (3800)
<tb> Roller temperature <SEP> in <SEP> <SEP> C <SEP> 270 <SEP> 225 <SEP> 270 <SEP> 270 <SEP> 270
<tb> Drying <SEP> and <SEP> overheating duration <SEP> in <SEP> minutes <SEP> 25 <SEP> 17 <SEP> 23 <SEP> 23 <SEP> 24
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> overheated <SEP> surface structure <SEP> in <SEP> <SEP> C <SEP> 200 <SEP> 225 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200
<tb> Specific <SEP> weight <SEP> of the <SEP> product <SEP> 1.20 <SEP> 1.22 <SEP> 1.16 <SEP> 1.16 <SEP> 1.14
<tb> Tear strength <SEP> in <SEP> dry state <SEP> in <SEP> kg / cm '<SEP> (English <SEP> 580 <SEP> 487 <SEP> 455 <SEP> 496 <SEP> 515
<tb> pounds / square inch) <SEP> (8300) <SEP> (6965) <SEP> (6500) <SEP> (7090) <SEP> (7365)
<tb> Modulus of elasticity <SEP> in <SEP> kg / cm2 <SEP> 71500 <SEP> 77100 <SEP> 63700 <SEP> 67300 <SEP> 64500
<tb> (English <SEP> pound / square inch) <SEP> (1022000) <SEP> (1101000) <SEP> (910000) <SEP> (962000) <SEP> (922500)
<tb> Water absorption <SEP> in <SEP> 24 <SEP> hours <SEP> <B> 6.3% <SEP> 6.1% <SEP> 8.1% <SEP> 9.3% </ B > <SEP> 7.2
<tb> Residual strength <SEP> (ratio <SEP> to <SEP> tensile strength <SEP> after <SEP> 24 hours
<tb> Soaking <SEP> in <SEP> water <SEP> to <SEP> the
<tb> Tensile strength <SEP> in <SEP> dry state) <SEP> <B> 88.8% <SEP> 72.8% </B> <SEP> 61.4 The drawing shows a device for performing the Method according to the invention shown for example.
Fig. 1 shows schematically the device in side view; Fig. 2 is a section along the line 2-2 of Fig. 1 omitting the wärmebe acting and crushing parts. This embodiment is used for the continuous implementation of the method according to the invention; Fig. 3 shows schematically a Seitenan view of the corresponding device for continuously performing the method according to the invention. According to Figs. 1 and 2, 10 is a continuous sheet or plate-forming machine, e.g.
B. a Fourdrinier or olive machine or such as is described in American Patent No. 1875075. Squeeze rollers 12 are used to squeeze the water out of a web or layer. la, ge 14, which is continuously fed by the machine 10. You can use one or more vacuum rollers. The web can move along and on a conveyor screen.
A knife 16, which may be designed in the form described in the American patent specification No. 1924162, is used to cut the continuously formed web 14 into lengths 14b if necessary, for example when one has a multi-day device for drying and overheating the leaves used.
A feed device 18 conveys the sheets 14b into the various floors of a drying device and a superheater 20. It has four floors, which are formed by four layers of driven rollers 2 =.
In the embodiment shown schematically, the device 20 is divided into a dryer 20a and a superheater 20b. There are also two circulating systems for hot gases shown, one for each part.
When gas is used as fuel, a combustible mixture of gas and air is supplied to heater 20a through burner 23. The combustion chamber 24, which contains the burners 23, is connected to a circulation system, consisting of a line 25, a fan 26, a line 28, provided with a side opening 30 in which a controllable slide or flap valve 32 is located, tapered Lowing cross lines 34, which allow a uniform gas flow through outlet nozzles 36 arranged in the dryer 20a, arranged in the dryer 20a itself. tapered inlet pipes 40, Querlei lines 42, which taper like the lines 34,
and a line 44 leading to the combustion chamber 24. The valve 3? is. adjusted or controlled so that it allows the escape of gases to the extent possible. how other gases of the closed circulation system are fed, z. B. fuel gas with admixture of air for the combustion, as well as steam and gases from the webs of the raw wood pulp. In such an arrangement, the heating gases consist mainly of air in which the oxygen is replaced by relatively inert combustion products. The hottest gases expediently sweep past the entering track parts 14b, which have the greatest moisture content, as can be seen from the drawing.
Although such a hot gas circulation system can be used, two can also be used, one for drying the plates and the other for overheating the dried plates. The plates are usually completely dried in the chamber 20a. The chamber? Whether is used for further heating or overheating of the previously dried sheets or sheets.
The practically separate circulation system for the superheater 20b can consist of a combustion chamber 50 with gas burners 52, a line 54, a blower 55, a side valve opening 56 with a valve flap 58, a line 60, cross lines 62, outlet connection 64, a heating chamber 20b through which the dried sheets or webs move on the rollers 22, inlet ports 68, cross lines 70 and a line 72 leading back to the combustion chamber 50. In the superheater \? Ob is.
the circulation is expediently reversed as that for the dryer 20a. The gases sweep in countercurrent to the conveyor belt. The hottest gases hit the web when it is finally removed from the superheater so that the plates or webs not only dry, but also overheat - earth. Overheating with low oxygen bezw. -free gases as described above,
enables a higher temperature to be used with a reduced risk of fire compared to normal atmospheric air.
A z1btr <i ", voi, ricbtiing 80 conveys the sheets or webs of any one of the floors of the heater between press rollers 82. It has z-, square-shaped a bottom made of driven rollers in order to quickly remove the hot sheets into the printing rollers The removal device 80 can be provided with a cover in order to keep the sheets it contains hot. Oxygen-free gases can be introduced into the cover. The rollers 82 can be heated by gas burners 84.
The heating gases are kept together to a certain extent, for. B. by hoods 86. The surface structure, z. B. the plate is marked with 14e be.
According to a desirable embodiment of the method, it is set up so that a dry, hot sheet 14b is discharged at the end of the superheater 20b at the same time as a new, moist, cool sheet is discharged at the entry end of the dryer 20a on the same floor feeds. If the drying device is short, the sheet-like structures can be moved in the intermediate drying room at a relatively low speed.
It is advantageous to cut the continuously gebil ended web into pieces for special handling in the dryer and overheating as well as on the conveyor rollers. You can provide a special monitoring and speed control of the individual devices before, namely the web-forming Ma machine, the dryer and superheater and the press rolling mill, but all these devices can be moved synchronously mitein other. The measures are carried out with the continuous web, which in such a case is not broken down into special sections before it has gone through the rolling mill.
Such an arrangement is shown schematically in Fig. 3, wherein 90 the web-forming machine, 92 a long, continuously operating drying device, 93 an overheating, 94 a press roll mill and 96 a knife. A shrinkage occurs in the drying device, whereas an extension occurs when passing through the press rolling mill. These appearances can be compensated as desired, for example by a differential drive for the press rolling mill.
The cutting can be carried out when the web has gone through the overheating. The invention can be carried out with presses, rollers and other pressure-exerting devices of various types.
For example, according to one embodiment of the invention, surfaces produced from the converted wood cellulose, suitably thin or paper-like surface structures, for example surfaces of about 0.25 mm thickness, which are generally referred to as cardboard, can be converted into corrugated cardboard suitable for cardboard manufacture.
One or more of the thin surface structures, which are conveniently in crepe form so that they can be expanded again and thus avoid tearing, can, as described above, be overheated and passed between: Embossing rollers to create undulating depressions, which advantageously extend across the web. The embossing rollers are expediently heated, as already described in their application to the production of thicker sheet-like structures.
This Ausfüh approximate form of the invention produces a cheap and extremely stiff corrugated board, which is suitable for reinforcing cardboard boxes and for numerous other purposes. When several sheets of cardboard are placed on top of one another and pressed together, the resulting product is free of stratification, even of any signs of stratification.
Products that have the remarkable properties described, who prefer to produce directly from the heat-treated raw wood pulp alone, without the incorporation of foreign binders or fillers. However, additions of binders, filler pigments and other substances, although they are not required, can be added to the heat-treated wood pulp. Such precautions also fall within the scope of the invention if only the basic features are used.