Verfahren zur Gewinnung von verfilzbaren Holzfasern zur Erzeugung von Formkörpern. Für die Herstellung von Formkörpern aus Holzfaserstoffen sowie für die Verfaserung von Holz zu diesem Zweck sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden. Bei einigen die ser bekannten Holzzerfaserungsverfahren wer den Holzabfälle auf Holzschliff verarbeitet, bei andern Verfahren wird die Zerfaserun g2 bzw. Zerreissung des Holzes durch Dampfein wirkung herbeigeführt. Es gibt auch Ver fahren, bei denen durch gleichzeitige Anwen dung von Hitze und Mahldruek eine Los lösung der Holzfasern voneinander bewirkt wird. Ferner sind auch Verfahren bekannt, bei denen Holzhacksehnitzel zunächst in Chemikalien gekocht und dann in Mahlgeräten zerquetscht und zermahlt werden.
Derartige Verfahren haben Eingang in die Praxis gefunden, sind aber entweder recht umständlich und kostspielig oder führen zu für die Formkörperherstellung unbrauch barer Fasermasse. So haben bekannte Pappe platten, die aus Holzschliff auf üblichen Pa piermaschinen hergestellt wurden, nicht be friedigt. Ausserdem erfordert die Holzschlei ferei hohen Kraftbedarf. Als Ausgangs material dienen dabei meist etwa 0,5 bis 1 m lange Hölzer, die dem Sehleifprozess unter worfen werden. Die zum Verschleifen klei nerer Abfälle entwickelten Spansehleifer (ZVDI 68, 1924, S.1319) haben sieh nicht bewährt. Der anfallende Holzschliff wird von den Splittern befreit und in verschiedene Fraktionen zerlegt.
Ausser dem für die Pa pierfabrikation angestrebten, für die Platten und Formkörperherstellung weniger er wünsch ten Feinschliff enthält der Holzschliff stets gewisse Mengen Mehlstoffe und Schleimstoffe und damit Stoffe, die sieh infolge geringer Faserlänge an den normalen Verfilzungsvor- gängen nicht. mehr beteiligen, dagegen aber die Entwässerungs- und Trockengeschwindig keiten der Formkörper noch stärker als Fein schliff herabsetzen und die Abwässer belasten.
Die Verfahren, welche ein Zerfasern bzw. Zerreissen des Holzes mittels Einwirkung von Dampf herbeiführen, erfordern eine vorherige Zerkleinerung des Holzes auf Hackspäne von etwa 2 X 5 cm Grösse und eine Sichtung des Gutes zum Zwecke der Abscheidung zu grober und zu feiner Anteile. Die Hackspäne wer den sodann einem Dämpfvorgang und zusätz lich einem Quetschvorgang unterworfen, oder es werden von vornherein höhere Dampf drucke angewandt und die Zerfaserung durch deren plötzliche Entspannung herbeigeführt.
Kochungen führen zwar ebenfalls wie die vorerwähnten Wärmebehandlun-en zu weichen Fasern, anderseits verursachen sie aber auch Faserschädigungen und lösen Holz bestandteile heraus, die gegebenenfalls bei der Erzeugung von Formkörpern an sieh er wünscht wären und statt dessen die Abwässer belasten.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es nun, die Gewinnung von verfilzbaren Holz fasern und damit auch die Erzeugung von daraus herzustellender Formkörper zu verein fachen und zu für die genannten Zwecke gut geeigneten Holzfasern zu gelangen, ohne dass dabei eine zusätzliche Behandlung mittels Wärme, Dampf oder dergleichen erforderlich wäre oder ein Anfall die Formstückeschädi gender oder das Abwasser belastender Stoffe in Kauf genommen werden müsste.
Der vorliegenden Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, die Späne bis zur Ver filzungsfähigkeit zu zerfasern. Dies wird er findungsgemäss dadurch erreicht, dass zerstük- keltes Holz ohne weitere Vorbehandlung mit Hilfe von Schneidwerkzeugen zu mindestens vorwiegend längsgefaserten Holzspänen von der Form von rechteckigen Streifen und Na deln zerspant wird, wobei die Streifen in sich quer zu ihrer Längsrichtung gestaucht sind und damit Neigung zum Zerfall in Nadeln aufweisen, während die Nadeln mindestens teilweise in der Längsrichtung aufgespalten und gekräuselt sind,
und dass die so gewon nenen Späne dann in einer nassarbeitenden Mahlvorrichtung bis zur Verfilzungsfähigkeit zerfasert werden, damit sie, gegebenenfalls unter Beimischung von Bindemitteln oder andern Mitteln, zu Formkörpern verarbeitet werden können.
Zwei besonders vorteilhafte Durchfüh rungsbeispiele des erfindungsgemässen Ver fahrens werden nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert.
Nach der einen dieser beiden ganz beson ders zweckmässigen Ausführungsformen er folgt die Zerspanung des Holzes in der Weise, dass von ihm senkrecht zu seiner Faser- rielhtung Späne mittels kreisender Schälwerk zeuge abgehoben werden, welche das Holz tan gential zu dem Flugkreis angreifen und wobei entweder die Werkzeuge oder das Holz in der Flugkreisebene bewegt werden.
Nach der zweiten dieser beiden besonders zweckmässigen Ausführungsformen erfolgt die Zerspanung des Holzes mittels kreisender Schneidwerkzeuge, welche das Holz sowohl in der Flugkreisebene als auch tangential zu dem Flugkreis unter schälender und stemmender Wirkung angreifen, wobei entweder die Werk zeuge oder das Holz in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten Spangestaltung verschie den zur Flugkreisebene bewegt werden können.
Im ersten Falle wird von den im wesent lichen längsgefaserten Holzspiinen der grössere Teil in Form von ungefähr rechteckigen Strei fen erhalten, also im wesentlichen in zwei dimensionaler Ausbildung, welche Streifen quer zu ihrer Längsriehtun g gestaueht sind und damit Längsbrüchigkeit und die Neigung zum Zerfallen in längsgefaserte Nadeln auf weisen, welche Nadeln jedoech in geringerer Menge anfallen.
Im zweiten Falle wird von den im wesent lichen längsgefaserten Holzspänen der grö ssere Teil nadelförmige Gestaltung aufweisen, also eindimensionale Ausbildung besitzen, und mehr oder weniger in der Längsrichtung aufgespalten und gekräuselt sein. Die Strei- f enspäne fallen dabei in geringerer Menge an.
Wird ein normaler Fräskopf an zua zer- spanendes, zerstückeltes, aber sonst nicht wei ter vorbehandeltes Holz so angesetzt, dass dessen Faserrichtung der Antriebswelle des Kopfes parallel läuft, und wird das Holz oder der Fräskopf so vorgeschoben, dass die V or- schubrichtung quer zur Faserrichtung bzw. tangential zu den Flugkreisebenen des Fräs- kopfes verläuft, so fallen rechteckig-streifen- förmnige, in den Seitenlängen der Messerlänge und der Beistellung des Holzes entsprechende, zum Zerfall in längsgefaserte Nadeln neigende Späne an.
Fig. 1 zeigt als Ausführungsbei spiel schematisch eine aus zwei mit gleich dimensionierten Fräsköpfen besetzten An triebswellen bestehende, für dieses Zerspa- nungsverfahren vorteilhafte Anorcdnung. Auf der vorgeordneten Welle 1 sind eine Anzahl Fräsköpfe 2 so angebracht, dass zwischen den Fräsköpfen Zwischenräume verbleiben, die der Länge der Fräsinesser 3 entspreelien oder eine KleiniflUeit kürzer sind.
Auf der nach geordneten Welle -1 sind die Fräsköpfe 5 der art angeordnet, dass sie zu den Fräsköpfeir der vorgeordneten Welle auf Liieke stehen. Wird nun das Zerspanungsgut @l, dessen Wachstums-, das heisst. Faserrichtung den Antriebswellen parallel läuft, in Richtung (oder Gegenrichtung) des Pfeils 6, also quer zu seiner Wachstumsrichtung bzw. tangential zu den Flugkreisen der Fräsköpf e vorgescho ben bzw.
wird die Fräskopfanordnung im Ge gensinn (oder im Sinn) des Pfeils 6 bewegt, so wird von dem Zerspanungsgut eine der Bei stellung 7 entsprechende Partie abgearbeitet und dabei das Zerspanungsgut hauptsächlich zu rechteckig-streifenförmigen Spänen zer- spant, deren Länge derjenigen der Fräs- messer entspricht. Hierbei arbeiten die Fräs- messer der nachgeordneten Welle 4 die Bah nen des Zerspanungsgutes ab, die beim Vor beigang an der vorgeordneten Welle in den Lücken der Fräsköpfe stehenblieben, so dass anschliessend derselbe Vorgan g, mit demselben oder einem benachbarten Werkzeug von neuem einsetzen kann.
Das Verhältnis der Vor- schubgesehwindigkeit zur Drehzahl der Fräs- köpfe unter Berücksichtigung der Messerzahl auf diesen bestimmt die Spanstärke, so dass durch Regulierung dieses Verhältnisses die Dünnscheibigkeit zu erzielen ist, die den Zer fall der Spanstreifen in längsgefaserte Na deln erleichtert.
Der Zerfall der Späne in längsgefaserte Nadeln kann auch durch andere Massnahmen begünstigt werden. In Fig. 2 ist unter a ein Span dargestellt, der erhalten wird, wenn normal gewachsenes Holz so an die Vorrich tung angelegt wird, wie es Fig. 1 darstellt (Wachstumsrichtung genau parallel zu den Antriebswellen). Dagegen ist in Fig. 2 unter b ein Span dargestellt, der erhalten wird, wenn das Zerspanungsgut in die Vorrichtung um eine Kleinigkeit schrä g versetzt. derart einge- fülhrt wird, dlass das eine Ende eines Balkens, Rundholzes oder dergleichen dem andern Ende etwas voreilt.
Der in Fig. 2 dargestellte Span c wird erhalten, wenn das Zerspanungsgnt so eingeführt wird, dass die (gedachte) grad linige Verlängerung seiner Hauptwaclstums- richtung beim Passieren jeder Fräskopfwelle mit der Verlängerung dieser ausserhalb der Apparatur einen spitzen Winkel bildet. Diese beiden Massnahmen können auch gemeinsam angewendet werden.
Bei solchen Sclrägstel- lungen des Zerspannngsgutes werden auf die Spanlänge einzelne oder einige Jahres- ringe je nach dem für die Schrägstellung, die Versetzung und das Voreilen gewählten Mass angeschnitten; die Zerspanung erfolgt jedoch auch hier stets vorwiegend in der Haupt faserrichtung des Zerspanunsgutes. In den Fällen, in denen das Zerspanungsgut Unregel mässigkeiten im Wachstumsverlauf (Krüm mungen, Verwerfungen, Drehwuchs usw. ) zeigt, fallen auch ohne diese Massnahmen Späne an, bei denen über die Spanlänge ein oder einige Jahresringe angeschnitten sind. Solche Späne zerfallen bei der Herstellung meist schon weitgehend in längsgefaserte Na deln.
Alle mittels dieses Zerspanungsverfah- rens erhaltenen Späne sind in sieh und unter einander äusserst gleichmässig und gleichartig, sie bedürfen keiner grossen anschliessenden Mahlarbeit, um vollends zerfasert zu werden, und lassen bei dem Mahlvorgang ein weit gehend gleichmässiges Fasergemisch entstehen.
Gleichfalls sehr gleichmässige und gleich artige Späne lassen sieb auch mittels zugleiclh schälender und stemmender Werkzeuge erhal ten. Ein solches zugleich schälendes und stem mendes Werkzeug ist z. B. die Säge. Die Schneide jedes Sägezahnes, die (bei unge- schränkten Zähnen) in der Ebene des Säge blattes verläuft, arbeitet schälend, während die auf dieser mehr oder weniger senkrecht stehende Schneide, deren Länge der Stärke des Sägeblattes entspricht, stemmend wirkt. Die Form der Zähne, ihre Schränklung, etwaige Beschleifungen usw. ändert im Prinzep die schälende bzw. stemmende Wirkung dieser Schneiden nicht.
Als Ausführungsbeispiel für die Herstel lung von Spänen in der erwähnten Art sei eine Tauinelsäge gewählt in einer Anwendung. wie sie in Fi--. 3 und -1 veranschaulicht ist.
In Fig. 3 \bezeichnet S das Blatt einer Taumelsäge, das in bekannter Weise auf der Welle 9 befestigt ist. Vom Beschauer aus ge sehen sind die Zähne Sa rechts und die Zähne 8b links geschränkt. Das Zerspanungsglit A wird in Richtung des Pfeils 10 beigestellt.. Seine IIauptivaehstitmsrichtnng verläuft senk recht zur Zeiehnnngsebene, also senkrecht zur Antriebswelle 9 und tangential zti den Flugkreisen der einzelnen Zähne. In Fig. 3 ist das bei einem Drehsinn gemäss Pfeil 11.
von den rechts geschränkten Zähnen bis zu ihrer Angriffsstelle zurückzulegende Stiück ihres jeweiligen Flugkreises gestrichelt einge zeichnet und bis zuum Doppelpfeil 12, 13 ver längert. Der Vorschub des Zerspanungs- gutes erfolgt im allgemeinen im Sinne der W achstumsrichttung.
Das Zerspanen und die Ausgestaltung des Sägeblattes lassen sich auch noch modifizie ren, um den Spancharakter zu beeinflussen, z. B. der jeweils angewandten Holzart an zupassen, und um noch feinere und gleich mässigere und unter sich gleichartigere Späne zu erzielen, wie nachstehend noch näher er läutert wird. Bei der Taumelbewegung des Sägeblattes im Sinne des Pfeils 12 der Fig. 3 wirken vor zugsweise die rechtsgeschränkten Zähne 8a und bei der Taumelbewegung im Sinne des Pfeils 13 die linksgeschränkten Zähne 8b auf das Zerspanungsgut ein.
Es werden feinere und gleichmässigere Späne erhalten, wenn alle Zähne des wirksamen Sägeblatthalbkrei ses der Taumelbewegung nach rechts (Pfeil 12) nur nach rechts und alle Zähne des Halbkreises der entgegengesetzten Taumel bewegung (Pfeil 13) nur nach links ge schränkt werden.
In Fig. 4 stellt wieder 8 das Blatt der auf der Welle 9 befestigten Taumel säge dar. Das Zerspannungsgut A ist bezüg lich seiner Wachstumsrichtung wie in Fig. 3 angelegt. Die Vorschubrichtung (Pfeil 16) ist hier jedoch im Gegensatz zu der bei Fig. 3 angegebenen, die dem Pfeil 14 der Fig. 4 entsprechen würde, eine Resultante der bei den Komponenten 14 und 15. Eine Vergrösse rung der Komponente 15 erhöht die schälende Wirkung des Schneidwerkzeuges, ein Um stand, der zur Modifizierung des Spancharak ters zu benutzen ist, um z. B. aus verschie denen Holzarten jeweils den Span herauszu holen, der sich für die Weiterzerkleinerung bzw. Zerfaserung in einer nassarbeitenden Mahlvorrichtung am besten eignet.
Aus den in Fig. 3 gestriechelt gezeiehneten Flugkreisteilstrecken ist ersichtlich, dass die Abstände der Flugkreise benachbarter Zähne verschieden sind, je nachdem sieh die Zähne näher oder entfernter von einem Wendepunkt der Taumelbewegung des Sägeblattes befin den. Bei näherer Betrachtung der Flugkreis abstände erhellt, dass die Flugkreisabstände der Zähne jedes Quadranten des Sägeblattes (vom Taumelwendepunkt bis zum Kuhlmina- tionspunkt des durch die beiden Taumelwende- punkte definierten Halbkreises des Sägeblattes usw.) dem Sinusgesetz gehorchen.
Gleiehe Flugkreisabstände werden daher geschaffen, wenn die Abstände der Zähne über den Qua dranten bzw. jeden Halbkreis im Sinne dieser Gesetzmässigkeit reguliert werden, wie es z. B. in Fig. 5 dargestellt ist. Da die Flugkreis abstände benachbarter Zähne unm so kleiner werden, je näher die Zähne an einem der beiden Wendepunkte der Taumelbewegung stehen (siehe Fig. 3), werden deren Abstände auf dem Sägeblatt dementsprechend ver grössert, wie es z. B. in Fig. 5 angezeigt ist, in der ein Sägeblatthalbkreis mit gleichsinnig geschränkten und bezügliclx des Abstandes be nachbarter Zähne derart einregulierten Zäh nen in der Aufsicht und in Seitenansicht dar gestellt ist.
Gleiche Flugkreisabstä.nde benaehbarter Zähne können aber auch durch verschieden starke Schränkung und/oder verschieden starkes seitliches Anschleifen der Zähne er zielt werden.
Aus gleichen Flugkreisabständen sänxt- licher Zähne auf dein Blatt der Taumelsäge resultieren Späne unter sieh hervorragend gleichartigen Charakters, die durch die Wei terbehandlung in einer nassarbeitenden -Mahl- vorrichtung in ein weitgehend gleiehmäss iges Zerfaserungsprodukt zerlegt erden.
Die durch die beschriebene Anordnung und das beschriebene Verfahren erzeugten. Späne haben eine durch die Modifizierung des Verfahrens beeinflussbare Spindel- bis fadenförmige Gestalt, sind der Modifizierung entsprechend mehr oder weniger stark ange- fasert und fibrilliert; sie fallen vorwiegend in der Längsrichtung des gewachsenen Holzes an; einzelne Jahresringe sind angeschnitten.
Infolge dieser Eigenschaften neigen auch diese Späne zum Zerfall in kleinere Aggregate und in die Einzelfasern, die in ihrer Länge erhalten geblieben sind, und sie können dem zufolge durch bemerkenswert geringe Mahl einflüsse in die verfilzungsfähigen Fasern zer legt werden. Es kann zerstückeltes Holz ver schiedener Art, vor allem können auch Holz abfälle, wie Schwarten, Säumlinge, Spreisel- holz, Knüppel, Äste als Ausgangsmaterial herangezogen werden.
Die daraus mit Schneid werkzeugen ohne weitere Vorbehandlung her gestellten, ganz oder mindestens vorwiegend längsgefaserten Holzspäne weisen die Eigen schaft auf, durch die nachfolgende einfache Behandlung im Holländer oder in einer son stigen nassarbeitenden Mahlvorrichtung in Fasern aufgeteilt werden zu können, welche sehr gut verfilzen und auch sonst Eigen schaften besitzen, die sich auf die Gütewerte der daraus aufgebauten Formkörper, wie Platten, auf das vorteilhafteste auswirken.
So ist in den erhaltenen längsgefaserten oder mindestens vorwiegend längsgefaserten Spänen, das heisst solchen, in denen die Längs richtung der Späne ganz oder nahezu mit der Faserrichtung des Holzes zusammenfällt, die überwiegende Mehrzahl der Fasern im Holz nicht zerschnitten, so dass bei der anschliessen den Zerfaserung keine zu kurzen, für die V erfilzungsvorgänge bei der Formnkörperbil- dung nicht oder nur noch wenig geeignete Fasern anfallen. Es kommt wohl vor, dass bei der erläuterten Zerspanung Späne an fallen, bei denen über eine Spanlänge von bei spielsweise einigen Zentimetern einige Jahres ringe angesehnitten sind.
Derartige Späne zerfallen bei der folgenden Nachbehandlung im allgemeinen leichter in Fasern oder Faser bündel als solche, deren Länge gänzlich mit der Wachstumrichtung zusammenfällt. Auch derartige Späne sind für die Erzeugung von Formkörpern brauchbar, da die Streifen infolge ihrer Stauchung und die Nadeln in folge ihrer Aufspaltung in Längsrichtung und der Kräuselung zum Zerfall des Holzes neigen. Diese Eigenschaften können dabei durch Anpassung und Einstellung der zu be nützenden Schneidwerkzeuge noch verstärkt werden.
Ein Vorteil der Erzielung eines im wesent lichen längsgefaserten Holzspans besteht darin, dass die Zerspanung des Holzes in seiner Längsrichtung den geringsten Kraftbedarf erfordert und dadurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens fördert.
Ein weiterer Vorteil der erläuterten Zer- spanungsart ist in der mühelos erreichbaren weitgehenden Gleichartigkeit der Holzspäne zu erblicken. Eine solche Gleichartigkeit ist nämlich bei jeder Verarbeitungsart von Holz spänen eine wesentliche, bei Verwendung von Abfallspänen nur praktisch nicht erfüllbare Vorbedingung dafür, dass die Späne gleichen Einflüssen unterworfen werden können und dementsprechend auch in weitgehend gleich artige Zerkleinerungsprodukte zerfallen, und dass deren Feinheitsgrad durch die Regelung eben dieser Einflüsse festgelegt werden kann.
Bei den geschilderten Zerspanungsarten fällt, wie auch immer die nachfolgenden Einflüsse dosiert werden, stets ein splitterfreies und auch mehlstoff- und schleimstofffreies Pro dukt an, und es entfallen so auch die andern falls auftretenden Nachteile und Schwierig keiten.
Die erhaltenen Späne werden nun im Holländer oder andern nassarbeitenden 1VIah1- vorrichtungen der Papierindustrie so lange weiterzerkleinert bzw. zerfasert, bis der je weils gewünschte Zerteilungsgrad bzw. die gewünschte Verfilzungsfähigkeit erreicht ist. Mahldauer und Mahldruelz: sind somit abhän gig von dem gewünschten Zerteihmgsgi#acl bzw. der angestrebten Verfilznngsfähigkeit und damit naturgemäss auch noch mittelbar von der vorgelegten Span- und Holzart.
Wäh rend des Zerkleinerung s- bzw. Zerfaserungs- vorganges können dem Holländer, Kollergang oder dergleichen Mahlvorrichtungen auch bereits Bindemittel und/oder andere Zusätze, soweit solche vorgesehen sind, zur Durch- inischung oder sonstigen Verarbeitung zu gesetzt werden, so dass der an dieser Stelle eingesetzte Kraftaufwand auch für derartige Massnahmen ausgenützt wird. Der durch gearbeitete Inhalt der Mahlvorrichtung ge ge langt hiernach in üblicher Weise zur Weiter verarbeitung auf das Endprodukt bzw. die herzustellenden Formkörper.
Im wesentlichen längsgefaserte Holzspäne, welche bei ungefähr rechteckiger Streifenform in sich quer zu ihrer Längsrichtung gestaucht sind und damit Längsbrüchigkeit und die Neigung zum Zerfallen in längsgefaserte Na deln zeigen, und solche, die Nadelform auf weisen und mehr oder weniger in der Längs richtung aufgespalten und gekräuselt sind, lassen sich nach verschiedenen Spanerzeu gungsprinzipien herstellen, wie z. B solcher schälender, stammender, schabender, fräsender Art.