Verfahren zur Herstellung von Körpern aus verfilztem Faserstoff, bei welchem dem Faserstoff in der Wärme erhärtbare Bindemittel zugesetzt werden. Das übliche Verfahren zur Herstellung von Faserstoffplatten mit in der Wärme er- härtbarem Bindemittelzusatz besteht in dem Giessen eines Faserstoffbreis auf einer Lang sieb-, Rundsieb- oder diskontinuierlich arbei tenden Formmaschine. Der nasse Faserstoff kuchen enthält zirka 50-70% Wasser.
In einzelnen Fällen wird er bei gewöhnlicher oder erhöhter Temperatur in einer zweiten Presse nochmals abgepresst und verdichtet, in andern Fällen gelangt er in einen Trocken ofen, zum Beispiel in einen Rollentrockner, von wo er ohne weitere Verdichtung (Isolier bauplatte) oder nach Behandlung in einer Heizpresse als trockene und ausgehärtete Platte in die glimatisieranlage gelangt. Ein anderer Weg der Plattenherstellung führt die nassen Faserkörper direkt zur Heizpresse, wo sie unter Hitze und gleichzeitig an gewandtem Druck vollständig getrocknet und in die endgültige Form gebracht werden, und das Bindemittel völlig ausgehärtet wird.
Die bisherigen Verfahren haben die fol genden Nachteile, die durch die vorliegende Erfindung ausgeschaltet werden: Werden die nassen Platten in einem Trok- kenofen getrocknet und dann erst gepresst, so hat dies den Nachteil, dass die bereits trok- kenen Fasern durch die Pressung in ihrer Lage verändert werden. Das Verfilzungs- gefüge erhält nicht die bestmögliche Festig keit.
Diese wird nur dann erreicht, wenn sich der kolloid-chemische Verfilzungsprozess der Fasern untereinander und ihre endgültige Lagerung während des Trockenprozesses vollzieht. Es besteht ausserdem beim Trock nen der Platten vor der Heizpresse die Ge fahr, dass die Bindemittel schon während die ses Trockenvorganges teilweise in den irre versibel erhärteten Zustand übergehen. Die nachfolgende Anwendung hohen Druckes wird dann nicht nur die Festigkeit des Faser- stoffskelettes, sondern auch diejenige des Bindemittelskelettes herabsetzen.
Werden anderseits die nassen Faserstoffplatten nach der Langsiebmaschine direkt in die Heiz- presse gebracht, so werden zwar die oben ge schilderten Nachteile teilweise vermieden, jedoch sind dann unverhältnismässig lange Ausheizzeiten in der Presse erforderlich. Bei zu langer Anwendung von Hitze und Druclz treten dann. leicht Schrumpfungen der Platte und damit zu hohe Dichten auf.
Diese Nach teile zeigen sich ganz besonders bei der Her stellung von Kunstholzplatten von über 10 mm Stärke und einem spezifischen Ge wicht von 0,4 bis 1,0 sowie bei Bindemittel gehalten über<B>10%,</B> also bei Plattenquali täten, die weder in der Faserplatten- noch Pressstoffindustrie bisher hergestellt worden sind, weshalb sich die Nachteile auch noch nicht bemerkbar gemacht haben.
Durch die vorliegende Erfindung werden die oben genannten Nachteile beseitigt. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Körpern aus verfilztem Faserstoff, bei wel chem dem Faserstoff in der Wärme erhä.rt- bare Bindemittel zugesetzt werden, worauf eine Vorformung stattfindet.
Dieses Verfah ren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Be handlung der nassen, vorgeformten, binde- mittelhaltigen Faserstoffkörper zu ihrer teil weisen Aushärtung und Trocknung in einer Heizpresse vorgenommen und vor Beendi- gung des Aushärtungs- und Trocknungspro- zesses abgebrochen wird und die völlige Aus härtung und Resttrocknung sowie die Ent fernung freier Bindemittelkomponenten an schliessend in einer
beheizten Kammer er folgt.
Nachstehend werden Ausführungsbei spiele des Verfahrens erläutert: Eine nasse Faserstoffplatte, bestehend aus 70 Teilen Wasser, 22,5 Teilen absolut trockenem Faserstoff, wie zum Beispiel Holzschliff, 7,5 Teilen Kunstharz (also 25/'o Bindemittel bezogen auf den Trockengehalt) und vorgeformt auf einer Langsieb- oder andern Formmaschine, wird in einer Heiz- presse bei l20 C und unter einem Druck von 0,5 kg/cm' vier Stunden lang geheizt.
Bei einer Endstärke von 20 mm beträgt dann der Feuchtigkeitsgehalt noch 11 %, das Bindemittel ist in der innern Schicht noch nicht erhärtet und in den äussern Schichten noch nicht zu Ende polymerisiert. Die Platte wird nunmehr 12 Stunden lang ohne Druck bei 110 bis 112 in einer direkt mit Abdampf beschickten Kammer fertig ausgeheizt. Durch Kontrolle des Feuchtigkeitsgehaltes der Kammer wird dafür gesorgt, dass die Platte die Kammer mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 4 bis 5 % verlässt, der demjenigen der kalten lufttrockenen Platte entspricht, so dass auch beim Erkalten der Platte durch Feuch tigkeitsaustausch mit der umgebenden Luft. keine Spannungen mehr auftreten.
Die Platt wird aus der Heizpresse genommen, @venn sie so weit getrocknet bezw. abgebunden ist, dass bei Aufhebung des Druckes keine Volumen vergrösserungen mehr stattfinden. Dies ist zum Beispiel bei einem Feuchtigkeitsgehalt der Platte von<B>5-25%</B> der Fall.
Dieses Ab brechen des Trocknungs- und Erhärtimgs- prozesses in der an sich bekannten Heizpresse und seine Fortsetzung in der Heizkammer erleichtert das Zustandekommen einer homo genen Bindemittelverteilung im Faserstoff körper sowie eines gleichmässigen Bindemit- telüberzuges um die einzelne Faser, da man die Trocknung beschleunigen wird. die Er härtung des Bindemittels dagegen verlang samen;
man wird also beide Vorgänge der art aufeinander abstimmen, dass die best mögliche Bindung erzeugt wird und dadurch bei kurzen Heizpressenbeschickungszeiten hohe Festigkeitseigenschaften erreicht wer den. Das Pressgut wird dann in die beheizte Kammer eingebracht. Die Behandlung in die ser dient gleichzeitig folgenden Zwecken: a) der völligen Aushärtung der Bindemittel und b) der Resttrocknung, damit c) der Ab kürzung der Behandlungszeiten in der Heiz- presse, d) der Trocknung und Härtung unter gesteuertem Feuchtigkeitsgehalt der um gebenden Luft. Eine solche Feuchtigkeits kontrolle ist in der Heizpresse kaum möglich.
jedoch vorteilhaft. um eine Übertrocknung und damit Schädigung und Schrumpfung der Fasern zu vermeiden, e) der Entfernung freier Bindemittelkomponenten mit Hilfe von Wasserdampf, während oder nach der Aus- härtung. Die letzte Massnahme befreit die Körper von anhaftenden Nebengerüchen und gegebenenfalls auch von Elektrolyten, die im Laufe der Zeit eine Schädigung der Fasern hervorrufen können. Der Wasserdampf wirkt dabei einmal ähnlich wie bei Wasserdampf destillation, als Träger für die zu entfer nenden Stoffe.
Er verhindert gleichzeitig die Schrumpfung der Fasern und nimmt mög licherweise auch an chemischen Umsetzungen der Bindemittel und Faserstoffe teil. Es ist möglich, Luft und Dampf kontinuierlich durch die Kammer durchströmen oder sie im Kreislauf zirkulieren zu lassen und nach genügender Anreicherung mit den zu entfer nenden Stoffen frische Luft bezw. frischen Ab-oderFrischdampf zuzusetzen.Auchhaben sich Zirkulationsvorrichtungen, bei denen die Strömungsrichtung periodisch geändert wird, bewährt.
Die Beheizung der Kammer kann in be kannter Weise sowohl indirekt durch Be heizen der Wände oder direkt durch Ein blasen heisser Luft oder überhitzten oder ge sättigten Dampfes erfolgen. Nötigenfalls kön nen die Platten in der Heizkammer durch Gewichte usw. beschwert werden, um sie in der ihnen in der Heizpresse erteilten Form festzuhalten. Es können derart die verschie densten Faserplatten aus wässrigem Faser brei mit in der Wärme erhärtenden Binde mitteln hergestellt werden.
Zweckmässiger weise werden dabei die Platten auf Horden wagen oder Gestellen gestapelt, derart, dass die Luft bezw. der Wasserdampf ungehin dert an der ganzen Plattenoberfläche vorbei strömen kann.
Von ganz besonderem Vorteil ist eine solche Herstellungsart für poröse, holzartige Faserplatten, deren spezifisches Gewicht von 0,4 bis 1,0 geht und deren Bindemittelgehalt zwischen 10 und 40% liegt. Die gewünschte Dichte der fertigen Platte wird durch ent sprechende Bemessung der Druckeinwirkung in der Heizpresse erreicht.
Wie bereits erwähnt, wird die Resttrock- nung zweckmässigerweise bis zu dem Feuch- tigkeitsgehalt, der der fertigen lufttrocke nen kalten Platte entspricht, geführt und durch Regulierung des Feuchtigkeitsgehaltes der Trockenkammeratmosphäre der Feuch tigkeitsgehalt der Platte dann konstant ge halten werden.
Da die Bindemittel noch nicht völlig ausgehärtet sind, wenn die Platte den Luftfeuchtigkeitsgehalt erreicht hat, handelt es sich also nicht um den üblichen Klimatisierungsvorgang in der Trockenkammer, sondern um eine Nach behandlung der Platte bei erhöhter Tempe ratur unter Einhaltung besonderer Feuchtig keitsbedingungen.
Der Unterschied der geschilderten Rest trocknung gegenüber der üblichen Klimati- sierung lässt sich folgendermassen zusammen fassen: a) In der üblichen Klimakammer wird eine völlig trockene Platte auf einen bestimm ten (meist der Luftfeuchtigkeit entsprechen den) Feuchtigkeitsgehalt gebracht; - in der Heizkammer wird eine feuchte Platte in An wesenheit von Feuchtigkeit auf Luftfeuch tigkeitsgehalt getrocknet.
b) Gleichzeitig mit der Trocknung findet eine Polymerisation statt, was bei der be kannten Klimatisierung nicht der Fall ist.
. c) Die Heizkammer dient gleichzeitig zur Beseitigung freier Bindemittelkomponenten mit Hilfe von Wasserdampf.
d) Der Feuchtigkeitsgehalt der Heizkam- meratmosphäre hat im Unterschied zur Klimaanlage die Funktion, Schädigungen der Fasern durch hohe Temperaturen und Über trocknung, also Schrumpfung und Festig keitsherabsetzung zu vermeiden.
Process for the production of bodies from felted fibrous material, in which the fibrous material is added with binders which can be hardened by heat. The usual process for the production of fiber boards with a thermosetting binder additive consists in pouring a pulp slurry on a Lang screen, cylinder mold or discontinuously forming machine. The wet fiber cake contains around 50-70% water.
In some cases it is pressed and compacted again in a second press at normal or elevated temperature, in other cases it is put into a drying oven, for example into a roller dryer, from where it can be processed without further compression (insulating board) or The heating press enters the glimation system as a dry and hardened plate. Another way of plate production leads the wet fiber bodies directly to the heating press, where they are completely dried under heat and simultaneously with applied pressure and brought into their final shape, and the binder is completely cured.
The previous methods have the following disadvantages, which are eliminated by the present invention: If the wet panels are dried in a drying oven and only then pressed, this has the disadvantage that the already dry fibers are in their Location can be changed. The entanglement structure does not have the best possible strength.
This is only achieved when the colloid-chemical entanglement process of the fibers with one another and their final storage takes place during the drying process. In addition, when drying the panels in front of the heating press, there is a risk that the binding agent will partially change into the irreversibly hardened state during this drying process. The subsequent application of high pressure will then not only reduce the strength of the fiber skeleton, but also that of the binder skeleton.
If, on the other hand, the wet fibrous boards are brought directly into the heating press after the Fourdrinier machine, the disadvantages outlined above are partially avoided, but then disproportionately long heating times in the press are necessary. If the application of heat and pressure for too long then occurs. slight shrinkage of the plate and thus too high densities.
These disadvantages are particularly evident in the manufacture of synthetic wood panels with a thickness of over 10 mm and a specific weight of 0.4 to 1.0, as well as with binders kept over <B> 10%, </B> in panel qualities which have not yet been produced in the fiberboard or press material industry, which is why the disadvantages have not yet become noticeable.
The above-mentioned disadvantages are eliminated by the present invention. It relates to a process for the production of bodies from felted fibrous material, in which the heat-hardened binders are added to the fibrous material, whereupon preforming takes place.
This process is characterized by the fact that the wet, preformed, binder-containing fibrous material is treated, partly hardened and dried in a heating press, and is terminated before the hardening and drying process is complete hardening and residual drying as well as the removal of free binder components in one
heated chamber he follows.
The following are exemplary embodiments of the method: A wet fiber board consisting of 70 parts of water, 22.5 parts of absolutely dry fiber, such as wood pulp, 7.5 parts of synthetic resin (ie 25 / 'o binder based on the dry content) and preformed on a Fourdrinier or other molding machine, it is heated in a heating press at 120 ° C. and under a pressure of 0.5 kg / cm 2 for four hours.
At a final thickness of 20 mm, the moisture content is still 11%, the binder has not yet hardened in the inner layer and has not yet polymerized to the end in the outer layers. The plate is now completely baked for 12 hours without pressure at 110 to 112 in a chamber directly charged with exhaust steam. By controlling the moisture content of the chamber, it is ensured that the plate leaves the chamber with a moisture content of 4 to 5%, which corresponds to that of the cold air-dry plate, so that even when the plate cools, moisture exchange with the surrounding air. no more tensions occur.
The flat sheet is taken out of the heating press when it has dried or What is bound is that when the pressure is released, no more volume increases take place. This is the case, for example, with a moisture content of the board of <B> 5-25% </B>.
This interruption of the drying and hardening process in the heating press known per se and its continuation in the heating chamber facilitates the creation of a homogeneous binder distribution in the fibrous body and a uniform binder coating around the individual fiber, since drying will be accelerated. on the other hand, slow down the hardening of the binder;
Both processes will therefore be coordinated in such a way that the best possible bond is created and high strength properties are thus achieved with short heating press loading times. The material to be pressed is then introduced into the heated chamber. The treatment in this also serves the following purposes: a) complete curing of the binder and b) residual drying, thus c) shortening the treatment times in the heating press, d) drying and curing with controlled moisture content of the surrounding air . Such a humidity control is hardly possible in the heating press.
however advantageous. in order to avoid overdrying and thus damage and shrinkage of the fibers, e) the removal of free binder components with the help of steam, during or after curing. The last measure frees the body from adhering odors and possibly also from electrolytes, which can damage the fibers over time. The steam acts in a similar way to steam distillation, as a carrier for the substances to be removed.
At the same time, it prevents the fibers from shrinking and possibly also takes part in chemical reactions of the binders and fibrous materials. It is possible for air and steam to flow continuously through the chamber or to let them circulate in a circuit and, after sufficient enrichment with the substances to be entfer, fresh air respectively. Add fresh waste or fresh steam. Circulation devices in which the direction of flow is periodically changed have also proven successful.
The chamber can be heated in a known manner both indirectly by heating the walls or directly by blowing hot air or superheated or saturated steam. If necessary, the plates in the heating chamber can be weighed down by weights etc. in order to hold them in the form given to them in the heating press. In this way, the most diverse fiberboard can be produced from aqueous fiber pulp with binding agents that harden in the heat.
Conveniently, the plates are dare on trays or stacked so that the air BEZW. the water vapor can flow unhindered over the entire surface of the plate.
Such a method of manufacture is particularly advantageous for porous, wood-like fiber boards, the specific weight of which is from 0.4 to 1.0 and the binder content of which is between 10 and 40%. The desired density of the finished plate is achieved by appropriately dimensioning the pressure applied in the heating press.
As already mentioned, the remaining drying is expediently carried out up to the moisture content that corresponds to the finished, air-dry, cold panel and the moisture content of the panel is then kept constant by regulating the moisture content of the drying chamber atmosphere.
Since the binders are not yet fully cured when the board has reached the humidity level, it is not a matter of the usual air conditioning process in the drying chamber, but of an aftertreatment of the board at a higher temperature while observing special moisture conditions.
The difference between the described residual drying and the usual air conditioning can be summarized as follows: a) In the usual climatic chamber, a completely dry plate is brought to a certain moisture content (mostly corresponding to the air humidity); - In the heating chamber, a damp plate is dried to the level of humidity in the presence of moisture.
b) At the same time as drying, polymerization takes place, which is not the case with the known air conditioning.
. c) The heating chamber also serves to remove free binder components with the aid of steam.
d) In contrast to the air conditioning system, the moisture content of the heating chamber atmosphere has the function of avoiding damage to the fibers due to high temperatures and over-drying, ie shrinkage and a reduction in strength.