Verfahren zum Überziehen fester Teilchen mit einer Flüssigkeit und
Apparat zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf das Überziehen fester Teilchen mit einer Flüssigkeit und ist insbesondere in allen Fällen anwendbar, in welchen das Verhältnis von Flüssigkeit zu Feststoff klein oder sehr klein ist. Beispielsweise könnte ein solches Verfahren Anwendung finden beim Überziehen von natürlichen oder synthetischen, faserigen Teilchen, wie beispielsweise Holzspäne oder -schnitzel, mit einem flüssigen Harz, einer Harzlösung oder einer Harzsuspension, und zwar besonders dann, wenn eine solche Mischung nachher durch Anwendung von Wärme oder Druck in eine vorbestimmte Form, beispielsweise Tafeln, geformt wird. In einem solchen Fall könnte das Verhältnis der Flüssigkeit zum Teilchenmaterial im Bereich von beispielsweise 2 bis 20 O/o liegen.
Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, ein solches Überziehen im Vergleich zu früheren Verfahren in einer sehr kurzen Zeit auszuführen.
Bisher für diese Art von Überziehung allgemein verwendete Apparate bestehen im wesentlichen entweder aus einem sich drehenden Behälter oder aus einem sich rasch drehenden Rührer in einem stillstehenden Behälter. Diese beiden Arten von Maschinen haben den Nachteil, dass erstens die Oberfläche einer gehäuften Masse von Spänen bespritzt werden muss, dass zweitens, wegen raschen Veränderungen der zu bespritzenden Oberflächenschichten, eine Übertragung der Flüssigkeit durch Berührung zwischen bespritztem Material und unbespritztem Material stattfindet und dass schliesslich der Mischvorgang ein solcher ist, dass nach Aufhören der Zwischenteilchenübertragung eine möglichst gleichmässige Verteilung der bespritzten und unbespritzten Teilchen vorhanden ist.
Ferner müssen solche Maschinen beträchtliche Mengen des Teilchenmaterials aufnehmen, um einen Flüssigkeitsverlust infolge Auftreffens des Spritzmaterials auf die Wandungen des Behälters zu verhindern, was von besonderer Wichtigkeit ist, wenn die Flüssigkeit eine Harzlösung oder -suspension ist, da die fortschreitende Anlagerung an den Behälterwandungen schliesslich zur Folge hat, dass sich Klumpen von angesammeltem Harz und Spänen im Gemisch befinden werden. Dieses Grossquantum-Bedürfnis verlangsamt den Durchlauf der einzelnen Teilchen, so dass im Fall eines Harz-Span-Gemisches das Erhärten des Harzes in Gegenwart von Härtungsmitteln unter Umständen bereits unerwünscht fortgeschritten ist, bevor das Material die Mischmaschine verlässt; Aufenthaltszeiten können in solchen Fällen von der Grössenordnung von 4 bis 10 Minuten sein.
Ein früherer Vorschlag, diese Nachteile zu beseitigen, bestand darin, einen Schnelldurchsatzmischer zu verwenden, in welchem ein Vorhang aus Material gebildet wird, den man durch eine Zone eines Strahls flüssigen Harzes fallen lässt. Obwohl theoretisch vollkommen, führt diese Lösung zu einer Anzahl praktischer Schwierigkeiten; um eine gleichmässige Verteilung sicherzustellen, muss ein gleichmässiger Vorhang des Strahls und des Materials erzielt werden, und der Vorhang der festen Teilchen muss von solcher Dichte sein, dass der Strahl entweder von beiden Seiten gleichzeitig den Vorhang etwas mehr als zur Hälfte oder von der einen Seite her die ganze Dicke des Vorhanges durchdringt, da sonst ein Teil der festen Teilchen unbehandelt bleibt oder ein Teil des Harzes glatt durch den Vorhang hindurchgeht und verlorengeht.
Da die Dichte des Vorhanges an einer gegebenen Stelle nicht nur mit dem Gewicht des zugeführten Materials, sondern auch mit der Massendichte und der Schlussfallgeschwindigkeit variiert, wäre es schwierig, sogar bei sehr gleichmässigen Materialien die Vorhangdichte zu beherrschen, und bei nah unmöglich mit der Art von Material, welches in der Praxis gewöhnlich verwendet würde.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens, einen fallenden Vorhang von Teilchenmaterial in solcher Weise zu bespritzen, ohne dass eine gleichmässige Verteilung der Teilchen oder des Strahls, noch eine sehr genau bestimmte Vorhangdichte erforderlich ist.
Gemäss dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird ein Fallen der Teilchen in Form eines Vorhanges herbeigeführt und die Flüssigkeit in Form eines zur Vorhangfläche senkrechten Strahls gegen den Vorhang gespritzt, wobei in bezug auf die Richtung des Strahls hinter dem Vorhang die Teilchen aufgewirbelt werden, damit letztere auch die Flüssigkeit, die durch den Vorhang hindurchgeht, aufnehmen. Das Aufwirbeln des Teilchenmaterials zur Bildung der genannten Fangzone kann zweckmässigerweise durch ein sich rasch drehendes Wellen- und Flügelsystem erreicht werden.
Das Patent betrifft ferner einen Apparat zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch eine Mischkammer, einen Einlass an derselben nahe einem ihrer Enden, durch Mittel zur Zuführung der festen Teilchen durch den genannten Einlass, so dass die genannten Teilchen in Form eines Vorhanges herunterfallen, durch einen Auslass am andern Ende der Kammer, durch Zerstäuberdüsen, die so angeordnet sind, dass der Flüssigkeitsstrahl senkrecht auf die Vorhangfläche gerichtet ist, sowie durch sich drehende Flügel, die in der Längsrichtung der Kammer hintereinander angeordnet sind.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des zur Durchführung des Verfahrens dienenden Apparates dargestellt.
Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt und schematisch eine Ansicht des Apparates.
Fig. 2 ist eine Stirnansicht desselben.
Fig. 3 ist eine Stirnansicht entsprechend Fig. 2, jedoch einer modifizierten Ausführungsform, und
Fig. 4 zeigt im Querschnitt einen Teil des Apparates nach Fig. 1, jedoch mit einer modifizierten Beschickung.
Die Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens soll nachstehend als beispielsweise Ausführungsform anhand eines Apparates zum Überziehen von Zelluloseteilchen, wie beispielsweise Holzspäne, mit einem Bindemittel, wie zum Beispiel einem härtbaren Kunststoff, beschrieben werden, wobei der Apparat vorzugsweise einen Teil einer kontinuierlich arbeitenden Anlage für die Herstellung von Wandbekleidungsplatten oder ähnlichen flächenhaften Erzeugnissen, zum Beispiel in einer Durchlaufpresse, wie sie in der schweizerischen Patentschrift Nr. 298621 beschrieben ist, bildet.
Eine Mischkammer 1 weist einen Einlass 2 auf, durch den das Teilchenmaterial 3 in Form eines fallenden Vorhanges 4 zugestellt wird, beispielsweise von einem endlosen Förderband 5 aus. Am andern Ende der Kammer 1 ist ein Auslass 6 vorgesehen, so dass das behandelte Material beispielsweise über eine Rinne 8 auf ein weiteres Förderband 7 geliefert werden kann.
An der Endwand 9 der Mischkammer 1, gegen über oder in Linie mit dem Einlass 2, sind Öffnungen vorgesehen, durch welche die Zerstäuberdüsen 11 Bindemittelstrahlen 12 richten, so dass sie auf die Teilchen des fallenden Vorhanges 4 auftreffen. Während ein grosser Teil jedes zerstäubten Strahls 12 sich an den Teilchen im fallenden Vorhang 4 absetzt, kann ein gewisser Teil 13 jedes Bindemittelstrahls durch den Vorhang in den jenseitigen Raum 14 hindurchgehen.
Damit der durchgespritzte Anteil 13 richtig verwertet und das Überziehen der Teilchen mit Bindemittel durch Übertragung von Teilchen zu Teilchen verbessert wird, ist eine von einem Motor 18 angetriebene Reihe von sich rasch drehenden Flügeln oder Schaufeln 15 auf einer Welle 16 befestigt, die sich in der Kammer 1 axial von der Endwand 9 zum Auslass 6 erstreckt. Die Flügel oder Schaufeln 15 sind so geformt und angeordnet, dass sie die bespritzten, vorher den Vorhang 4 bildenden Teilchen hinter dem Vorhang 4 und in den Raum 14 aufwirbeln, so dass dadurch eine Zone von Teilchen, welche den durchgespritzten Anteil 13 des Bindemittels erhalten, gebildet wird.
Die kraftvolle Wirkung der Flügel oder Schaufeln 15 bewirkt ferner noch eine fortlaufende Umordnung der Teilchen, so dass das Bindemittel von der Oberfläche eines Teilchens zu derjenigen eines andern übertragen wird und dadurch die Verteilung des Bindemittelüberzuges gefördert wird.
Die relativen Anordnungen der Zerstäuberdüsen 11, der Flügel oder Schaufeln 15 und der Wandungen der Kammer 1 sind derart, dass jeder Hauptstrahl 12 oder der durchgespritzte Teil 13 weder mit den Flügeln noch mit den Wandungen in Berührung kommt und auf diese Weise so wirksam als möglich verwertet wird. Demgemäss kann festgestellt werden, dass die Zerstäuberdüsen 11 in der Längsrichtung der Kammer 1 und über die Bewegungsbahn der Flügel oder Schaufeln 15 gerichtet sind.
Durch die Verwendung der Zerstäubung zur Einführung des Bindemittels in den Apparat und dank der oben beschriebenen Anordnung der Düsen 11 verläuft der Strom der Zerstäuberluft in der allgemeinen Richtung gegen den Auslass 6 hin und ist bestrebt, die aufgewirbelten Teilchen in dieser Richtung zu bewegen. Die Flügel oder Schaufeln 15 können des halb zur Hauptsache als Wirbelvorrichtungen und nicht als Fördervorrichtungen zur Herbeiführung der Förderbewegung des Materials gegen den Auslass hin wirken. Um jedoch die Durchsatzgeschwindigkeit des Apparates zu erhöhen, ist es zweckmässig, die Flügel oder Schaufeln 15 so anzuordnen, dass den Teilchen auf der in Fig. 1 zum Teil entfernten Seite der Kammer 1 sowohl eine Vorwärts- wie auch eine Aufwärtsbewegungskomponente mitgeteilt wird, wie dies durch die Pfeile 17 angedeutet wird.
Die Flügel oder Schaufeln 15 sind in Fig. 1 nur schematisch veranschau licht und können irgendeine zweckmässige, geeignete Form aufweisen; ebenso kann die Welle 16, wie gezeigt, durch einen Einzelantriebsmotor 18 oder durch eine andere geeignete, in der Nähe angeordnete Kraftquelle angetrieben werden.
In Fig. 1 und 2 werden der Einlass 2 und die Gruppe von Zerstäuberdüsen 11 als in der vertikalen Mittellinie des Apparates liegend gezeigt, doch können sie auch seitlich versetzt angeordnet sein, wie dies Fig. 3 zeigt, und zwar vorzugsweise gegen die Seite hin, auf der sich die Flügel oder Schaufeln 15 aufwärtsbewegen, wie durch den Pfeil 19 angedeutet. Dadurch wird sichergestellt, dass ein allenfalls durchgespritzter Teil 13 des Bindemittels aüf den dichtesten und sich am raschesten bewegenden, von den Flügeln oder Schaufeln 15 aufgewirbelten Teil des Materials auftrifft.
Wenn das Material von kleiner Teilchengrösse ist, zum Beispiel Holzmehl, ist es vorteilhaft, im Einlass 2 irgendeine Form von Absperrorgan vorzusehen, um zu verhindern, dass Staub mit einem Teil der Zerstäuberluft herausgeblasen wird. Fig. 4 zeigt ein geeignetes Absperrorgan 20 von bekannter Drehbauart, das in einem modifizierten Einlass 2a angeordnet ist, wobei die Trennwände 21 des Absperrorgans mit einer solchen Geschwindigkeit um ihre Achse 22 gedreht werden, dass sich die Abteile 23 fortlaufend füllen und in die Kammer 1 entleeren, um den oben beschriebenen fallenden Vorhang 4 zu schaffen.
Je nach der Form des Kegels des Strahls von den Zerstäuberdüsen 12, dem Druck der Zerstäuberluft und der Natur des zu bespritzenden Teilchenmaterials muss der Abstand zwischen der Bewegungsbahn des fallenden Vorhanges 4 und den Düsen eventuell besonders gewählt oder eingestellt werden, und der in Fig. 1 und 4 gezeigte Abstand sollte nicht als massgebend gelten.
Um die Neigung der überzogenen und aufgewirbelten Teilchen in der Kammer 1, an den Wandungen der Kammer, insbesondere der obern Wandung oder Decke, zu kleben, zu verringern, können diese Oberflächen mit einem dem Anhaften entgegenwirkenden Stoff, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen, überzogen werden.
In der vorstehenden Beschreibung besteht das Mittel zur Zustellung des Materials zum Einlass 2 oder 2a zwecks Bildung des fallenden Vorhanges 4 aus einem endlosen Förderband, doch ist dies nur als Beispiel gedacht und ein anderes Mittel könnte verwendet werden, wie beispielsweise eine Schüttelspeisevorrichtung, ein Dosiertrichter oder ein anderes geeignetes Zustellmittel für regulierte Zufuhr.
Durch Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens kann die Aufenthaltszeit in dem Apparat auf die Grössenordnung von 5 bis 10 Sekunden reduziert werden.
Obwohl der Hauptvorteil des beschriebenen Verfahrens die kurze Aufenthaltszeit ist, die es möglich macht, wichtige Änderungen der nachfolgenden Bearbeitung vorzunehmen. werden auch noch die folgenden zusätzlichen Vorteile erreicht:
1. Da jede Spritzdüse von allen angrenzenden Wandflächen weggerichtet ist, besteht wenig Gefahr, die Wandungen zu bespritzen, und in gleicher Weise kann das Bespritzen der Flügel vermieden werden, und dies im besonderen deswegen, weil der grösste Teil des Strahls augenblicklich die festen Teilchen trifft.
2. Der Zerstäubungsluftstrom von der Düse verläuft in einer solchen allgemeinen Richtung, dass die Teilchen gegen das Austrittsende der Mischkammer bewegt werden, weshalb die Mischwelle und -flügel hauptsächlich als Aufwirbelvorrichtung und nicht als Fördervorrichtung wirken.
3. Es besteht eine viel grössere Wahrscheinlichkeit, Flüssigkeit direkt auf die festen Teilchen zu bringen, als wenn man sich auf das Aneinanderreiben des bespritzten und unbespritzten Materials verlässt, um die weitere Verteilung und Übertragung der Flüssigkeit zu bewirken.
4. Eine Knetwirkung ist nicht erforderlich, so dass das Zusammenballen faserigen Materials vermindert wird.
5. Dank der kurzen Aufenthaltszeit ist ein viel kleinerer Mischbehälter erforderlich. Daraus ergibt sich ein kleinerer Kapitalaufwand und geringere Betriebskosten, und der Platzbedarf in der Fabrik ist auch kleiner.