Verfahren zur Herstellung von oberflächenveredelten Holzfaser-Hartpresslingen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung von oberflächenveredelten Holzfaser-Hartpress- lingen durch einmaliges Heisspressen.
Bei der Herstel lung solcher Presslinge wie beispielsweise ebener oder beliebig geformter Hartplatten für die Bau- und Mö belschreinerei war es bisher nicht möglich, die Ober flächenveredlungsmittel vor der Heisspressung auf die Oberfläche der Rohlinge aufzubringen, weil die Press- behandlung ein Eindrücken des Veredlungsmittels in den Rohling oder ein Ausquetschen aus diesem be wirkt.
Die aufgetragene Veredlungsmasse, beispiels weise wärmehärtende Harze, geht mithin bei der Pres sung entweder in erheblichem Umfang verloren oder wird im Rohling verteilt, so dass es zu keiner einwand freien Veredlungsschicht kommen kann. Daher muss ten bisher Faserplatten nach der Heisspressung in die Veredlungsmasse eingetaucht oder damit besprüht oder beschichtet und ein zweites Mal einer Wärme- behandlung unterworfen werden,
wenn man Hart platten mit veredelter Oberfläche herstellen wollte. Dieser zusätzliche Verfahrenssehritt nach der Heiss pressung verteuert aber veredelte Hartpresslinge wie Platten nicht unerheblich.
Dieser übelstand wird durch das erfindungs gemässe Verfahren beseitigt. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Herstellung von oberflächenveredel- ten Holzfaserpresslingen durch einmaliges Heisspres sen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man Holzfasern lieferndes Material zerfasert, die Fasern auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis 4011/o des Fasergewichtes bringt und aus den Fasern gebildete Rohlinge mindestens auf einer Oberfläche mit einem Veredlungsmittel versieht und darauf heissverpresst.
Durch das Einstellen des Wassergehaltes der Aus gangsfasermasse auf den genannten Wert wird über raschenderweise nicht nur das Eintreiben der Vered lungsmasse in den Rohling, beispielsweise in die Fasermatte, sondern auch das Auswaschen dieser Masse aus dem Rohling beim Pressen verhindert, so dass sich das Auftragen der Veredlungsmasse in einem be sonderen Arbeitsgang erübrigt.
Da die Veredlungs masse bei den Erzeugnissen dieses Verfahrens ferner ausreichend fest auf der Oberfläche haftet, entsteht eine vollkommen gleichmässige, absolut festhaftende Oberflächenschicht, die in dieser Vollkommenheit mit den bisher bekannten Verfahren nicht zu erreichen war, da eine gepresste Oberfläche bereits eine gewisse Glätte und Undurchlässigkeit aufweist, auf der die Veredlungsmasse schlechter haftet als auf den hier erhaltenen Erzeugnissen.
Als Ausgangsmaterial für das Verfahren kommt ganz .allgemein lignocellulose-, das heisst holzfaser- haltiges Material wie, Maiskolben, Bagasse, Stroh und dergleichen, vorzugsweise aber Holz der verschie denen Baumarten in Schnitzelform in Betracht. Die Art der Zerfaserung ist nicht an ein bestimmtes Ver fahren gebunden.
Am zweckmässigsten verwendet man hierfür allerdings einen Asplund-Zerfaserer, wie in der US-Patentschrift Nr. 2 045 851 beschrieben ist.
Als Veredlungsmasse können die verschiedensten wärmehärtenden Harze verwendet werden, wie bei spielsweise Phenol-Harnstoff oder Phendl-Formal- dehydharze und dergleichen, vorzugsweise aber Phe- nol-Formald'ehydharze. Dieses Harz wird zweckmässig in Mengen von etwa 3 bis 60 g/cm2 und vorzugsweise zwischen 10 und 3 6 g/cm2 auf die Oberfläche aufgetra gen, wobei man das Harz in Pulverform, mit Vorteil je doch inalkoholischer oder anderer Lösung,
insbesondere in alkalistabilisierter wässriger Lösung, verwendet. Es können jedoch auch andere Veredlungsmittel ent weder für sich oder in Verbindung zusammen mit wärmehärtenden Harzen zur Verwendung gelangen, beispielsweise thermoplastische Harze wie Vinyl- oder Glyptalharze, Bitumen und dergleichen.
Ferner kön nen auch verschiedene Wachse, trockene Öle, thixo- trope Materialien, Schwefel, Asphalt und weitere an organische oder organische Komponenten, wie Flamm- schutzmittel und dergleichen, in Form von wässrigen, alkoholischen oder anderen Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen oder als Granulat,
Staub oder als Schmelze durch Versprühen oder Auftragen beliebiger Art zur Oberflächenveredlung verwendet werden.
In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt, anhand deren Erläuterung auch ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens näher beschrieben wird.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Appa ratur zur Fasergewinnung und Einstellung des Feuch tigkeitsgehaltes der Fasern, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Bildung von hier in Mattenform anfallenden Rohlingen nebst Oberflächenveredlung und Heisspressung.
Als Ausgangsmaterial dienende Holzschnitzel werden in den Trichter 10 eingeführt und durch die Förderschnecke 12 in den horizontalen, dampfbeheiz ten, an der Stelle 16 eine Verengung aufweisenden Vorheizer 14 eines Asplund-Zerfaserers gefördert. Die Zufuhr gespannten Dampfes in den Vorheizer erfolgt durch die Leitung 18, aus welcher man auch die Zer- faserkammer 24 mit Dampf beliefern kann.
Nach dem Durchgang durch den horizontalen Vorheizer gelangen die Schnitzel in den vertikalen Vorheizer 20, von wo sie wieder durch eine Schnecke 22 in die Zerfaserungskammer 24 gebracht werden, um hier in inzwischen aufgeweichtem Zustand zwi schen den gegenläufig rotierenden Mahlscheiben 26 und 28 in ein faseriges Produkt zerrieben zu werden, welches hauptsächlich aus Fasern letzter Feinheit in Form der individuellen Tracheiden und einem klei neren Anteil flexibler, geöffneter Faserbündel be steht.
Um unter Vermeidung des chemischen Abbaues des Holzes zu diesem optimalen Produkt zu gelangen, müssen die Bedingungen im Zerfaserer innerhalb eng definierter, je nach der Holzart wechselnder Limiten sorgfältig unter Kontrolle gehalten werden, wobei je nach der zweckmässig zwischen 1/4 und 30 Minuten und vorzugsweise zwischen 1/2 und 6 Minuten an gesetzten Zerfaserungszeit in der Regel mit einem Druck des Dampfes von etwa 14 bis 3,
5 atü und ent sprechenden Sattdampftemperaturen gearbeitet wird.
Aus der Zerfaserungskammer 24 gelangen die Fasern durch eine Austrittsöffnung 30 zunächst in eine Leitung 32, wo sie praktisch noch die Tempera tur des Zerfaserers und einen Feuchtigkeitsgehalt zwi- schen 30 und 100'% (berechnet auf das Gewicht der trockenen Faser) aufweisen.
Beim raschen Übertritt des Materials aus dem unter Überdruck befindlichen Zerfaserer in eine Zone etwa atmosphärischen Druk- kes tritt dabei zufolge der plötzlichen und daher nahezu adiabatisch verlaufenden Expansion des Dampfes eine erhebliche Temperaturerniedrigung ein, und die so freigesetzte Wärme trägt zur Fasertrock nung bei.
Den mit starker Turbulenz durch die Lei tung 34 wirbelnden Fasern können an dieser Stelle Zusatzstoffe zugegeben werden, beispielsweise wärme härtende Bindemittelharze, Flammschutzmittel und dergleichen. Solche Zusätze können dem Fasermate rial jedoch auch schon früher, etwa durch die Leitung 36 oder 38 beigefügt werden.
Durch die Leitung 32, in welcher eine weitere Kühlung durch Dampfexpan sion und zugleich eine innige Mischung mit allfälligen Zusatzstoffen erfolgt, ohne dass wärmehärtende Harze in der kurzen Zeit vorzeitig ganz aushärten, gelangt das Material dann durch den weitere Kühlung bewir kenden Dampfabscheider 40 und eine zweite Leitung 42 in die Trockenzone 44, in welche mittels eines Gebläses 48 Luft oder ein anderes, nötigenfalls im Heizer 46 erwärmtes, der Trocknung dienendes Gas, wie Stickstoff oder dergleichen, eingeblasen wird.
Durch entsprechende Einstellung der Temperatur des Trockengasstromes wird erreicht, dass das Fasermate rial in der Trockenzone auf den erforderlichen Feuch tigkeitsgehalt von 5 bis 4011/o ihres Gewichtes und vorzugsweise 10 bis 30 % abtrocknet.
Aus der Trockenzone 44 gelangt das getrocknete Fasermaterial oder Gemisch in einen Zyklon 50, wo es von der begleitenden Luft getrennt und rasch ab gekühlt wird, und fällt dann auf ein Förderband 52, von welchem es einem Speicher, einer Vorrichtung zur Bildung des Rohlings oder einer Faserfraktionierungs- vorrichtung 54 zugeleitet wird, welche Teilchen un geeigneter oder unerwünschter Partikelgrösse durch die Leitung 56 ausscheidet oder gewünschtenfalls wieder in den Zerfaserer zurückliefert. Durch entsprechende Fraktionierung l'ässt sich so ein Fasermaterial erzie len,
welches in bezug auf Einheitlichkeit chemisch her gestelltem Zellstoff nahekommt, was für die Herstel lung homogener Presslinge von wesentlicher Bedeu tung ist. Die Fraktionierung kann mittels vibrierender Siebe oder nach dem Zentrifugenprinzip, beispielsweise mit der in US-Patent Reissue 20 543 beschriebenen Vorrichtung, erfolgen. Die für die weitere Verarbei tung geeignete Fraktion gelangt dann über die Lei tung 58 in die zur Mattenbildungs- bzw. Rohlingsher- ste'llungs-Vorrichtung führende Leitung 59.
Durch die Leitung 59, die in Fig. 2 wieder er scheint, gelangen die Fasern auf das Förderband 60, von welchem mittels der Wägevorrichtung 62 ab gewogene Fasermengen durch den Trichter 64 in die Leitung 66 fallen, die mit einer angebauten Trichter öffnung 68, versehen ist, in welchen das Förderband 72 führt, das durch eine Dosiervorrichtung 70 mit zu sätzlichem Material, wie Fasern anderer Grösse, Binde mittel und dergleichen, beliefert werden kann.
Aus der Leitung 66 werden die Fasern mittels eines Gebläses 74 durch die Leitung 76 in eine ver längerte Leitung 78 mit grosser Weite geführt, in wel chem die innige Vermischung mit allfälligen Zusatz stoffen erfolgen kann, und aus dieser in eine Kam mer 78, in welcher durch Expansion des Luft-Faser- Gemisches die Fasergeschwindigkeit gebremst, die Luftströmungen ausgeglichen und einer vorzeitigen Faserverfilzungentgegengewirkt wird.
Das Fuss- oder Abgabeende der Kammer 78 weist eine Lockerungs- und Abgabevorrichtung auf, die gebildet ist aus einer halbzylindrischen perforierten Wandung 82 und eirein Schaufelrad 86, welches die gegebenenfalls büschel weise anfallenden Fasern einzeln bzw.
so dosiert durch die Perforationsöffnung hindurchtreibt, d'ass sie gleich mässig auf das darunter angeordnete Förderband 90 herabrieseln. Auf dem aus einem Gitter gebildeten Förderband 90 wird die Verfilzung der Fasern da durch unterstützt, dass darunter mit Hilfe des Gebläses 96 über die Leitung 94 ein Unterdruck angelegt wird;
die dabei abgesaugten Teilchen werden durch die Lei tung 98 dem Zyklon 100 zugeführt. Die, Begrenzung der Fläche, auf der sich die Fasern ablagern, wird durch in einem Rahmen 104 angeordnete Wandungen 106 gewährleistet.
Die auf dem umlaufenden Förderband 90 sich bil dende filzartige Matte 102 wird im laufenden Strang durch die beiden Presswalzen 108 und 110 getrieben, die den Strang selbsttragend machen. Nach diesen Presswalzen passiert der Strang eine Schneidevorrich tung 111, in welcher er in Abschnitte 113 der ge wünschten Länge zerschnitten wird. Von hier gelangen die Platten 112 auf das Förderband 114, das schräg nach unten gerichtet ist, und von hier auf die Trag platte 120, von welchen die Platten auf das Förder band 126 rutschen.
Oberhalb der Tragplatte 120 sind ein oder meh rere Sprühköpfe 122, 124 angeordnet, aus welchen das Veredlungsmittel gleichmässig auf die Oberfläche der Platten aufgesprüht wird.
Das Förderband 126 hat eine dreifache Funktion. Erstens fördert es die Platten zu der nächsten Behand lungsstufe. Wenn Platten hergestellt werden sollen, die auf beiden Seiten glatt sind, besteht ferner die Möglichkeit, die Faserplatten auf dem Förderband 126 auf Zwischen- oder Unterlageplatten 128, 130 abzulegen, auf welchen die Faserplatten, nachdem sie auf der Oberseite mit einer solchen Platte bedeckt werden, in die Presse gefördert werden können.
Die dritte durch das Förderband 126 in Zusammenwir kung mit der Tragplatte 120 ausgeübte Funktion be steht darin, dass die Faserplatten mit Hilfe des Spritz- kopfes 132 auch von der Unterseite her mit dem Oberflächenveredlungsmittel besprüht werden kann, ohne dass eine Störung des Faserverbandi;s eintritt.
Die Faserplatten werden dann beispielsweise auf den Unterlageplatten 130 bzw. 128 in die Heisspresse übergeführt, wo sie mittels Pressplatten 134, 136 wäh rend etwa 2 bis 30 Minuten bei einer Temperatur von 150 bis 230 C und einem Druck von etwa 0,3 bis 110 kg/cm2 gepresst werden. Die Platten können da- bei auch zwischen gemaserten oder hochglanzpolierten Platten 140, 142 gepresst werden, wobei dann der Überzug gleichzeitig Hochglanz bzw. eine Maserung erhält.
Method for the production of surface-finished wood fiber hard pressed parts The invention relates to a method for the production of surface-finished wood fiber hard pressed parts by single hot pressing.
In the production of compacts such as flat or arbitrarily shaped hardboards for building and furniture joinery, it has not been possible to date to apply the surface finishing agent to the surface of the blanks before hot pressing, because the pressing treatment causes the finishing agent to be pressed into the Blank or a squeeze out of this act.
The applied finishing compound, for example thermosetting resins, is therefore either lost to a considerable extent during the pressing process or is distributed in the blank, so that there is no perfect finishing layer. For this reason, fiberboard previously had to be dipped into the finishing compound after hot pressing or sprayed or coated with it and subjected to a second heat treatment,
if you wanted to manufacture hard panels with a refined surface. This additional process step after the hot pressing increases the price of refined hard pressed parts such as plates considerably.
This deficiency is eliminated by the method according to the invention. It is a process for the production of surface-finished wood fiber pressings by one-time hot pressing, which is characterized in that the material supplying wood fibers is defibrated, the fibers are brought to a moisture content of 5 to 4011 / o of the fiber weight and formed from the fibers Provides blanks with a finishing agent on at least one surface and then hot-pressed them.
By setting the water content of the starting fiber mass to the stated value, surprisingly not only the driving of the finishing mass into the blank, for example into the fiber mat, but also the washing out of this mass from the blank during pressing is prevented, so that the application of the Finishing compound unnecessary in a special operation.
Since the finishing compound adheres sufficiently firmly to the surface of the products of this process, a completely uniform, absolutely firmly adhering surface layer is created, which could not be achieved in this perfection with the previously known processes, since a pressed surface already has a certain smoothness and impermeability to which the finishing compound adheres worse than to the products obtained here.
The starting material for the process is generally lignocellulosic, that is to say wood fiber-containing material such as corn on the cob, bagasse, straw and the like, but preferably wood from the various tree species in the form of chips. The type of defibration is not tied to a specific process.
Most expediently, however, an Asplund shredder is used for this purpose, as described in US Pat. No. 2,045,851.
A wide variety of thermosetting resins can be used as the finishing compound, for example phenol-urea or phendl-formaldehyde resins and the like, but preferably phenol-formaldehyde resins. This resin is expediently applied to the surface in amounts of about 3 to 60 g / cm2 and preferably between 10 and 36 g / cm2, the resin being applied in powder form, but advantageously in an alcoholic or other solution,
especially used in alkali-stabilized aqueous solution. However, other finishing agents, either on their own or in combination with thermosetting resins, can be used, for example thermoplastic resins such as vinyl or glyptal resins, bitumen and the like.
Furthermore, various waxes, dry oils, thixotropic materials, sulfur, asphalt and other organic or organic components, such as flame retardants and the like, in the form of aqueous, alcoholic or other solutions, emulsions or suspensions or as granules,
Dust or as a melt by spraying or application of any kind can be used for surface finishing.
The drawings show a device for carrying out the method, with the aid of which an embodiment of the method is described in more detail.
The figures show: FIG. 1 a schematic representation of the apparatus for fiber production and adjustment of the moisture content of the fibers, FIG. 2 a schematic representation of the formation of blanks obtained here in the form of mats, together with surface finishing and hot pressing.
Wood chips used as starting material are introduced into the funnel 10 and conveyed by the screw conveyor 12 in the horizontal, steam-heated, preheater 14 of an Asplund shredder at point 16, which has a constriction. The supply of pressurized steam to the preheater takes place through the line 18, from which the fiberizing chamber 24 can also be supplied with steam.
After passing through the horizontal preheater, the chips get into the vertical preheater 20, from where they are brought back by a screw 22 into the fiberization chamber 24 to convert the counter-rotating grinding disks 26 and 28 into a fibrous product to be ground, which mainly consists of fibers of the last fineness in the form of the individual tracheids and a smaller proportion of flexible, open fiber bundles be.
In order to achieve this optimal product while avoiding chemical degradation of the wood, the conditions in the pulper must be carefully kept under control within narrowly defined limits that change depending on the type of wood, depending on the appropriate between 1/4 and 30 minutes and preferably between 1/2 and 6 minutes at the set defibering time, usually with a steam pressure of about 14 to 3,
5 atmospheres and corresponding saturated steam temperatures are used.
From the fiberizing chamber 24 the fibers pass through an outlet opening 30 first into a line 32, where they practically still have the temperature of the fiberizer and a moisture content between 30 and 100% (calculated on the weight of the dry fiber).
When the material quickly passes from the overpressure shredder into a zone of around atmospheric pressure, the sudden and therefore almost adiabatic expansion of the steam causes a considerable temperature decrease, and the heat released in this way contributes to the drying of the fibers.
At this point, additives can be added to the fibers whirling through line 34 with strong turbulence, for example thermosetting binder resins, flame retardants and the like. Such additives can, however, be added to the fiber material earlier, for example through the line 36 or 38.
Through the line 32, in which further cooling by steam expansion and at the same time an intimate mixture with any additives takes place without the thermosetting resins hardening prematurely in the short time, the material then passes through the further cooling effecting steam separator 40 and a second Line 42 into the drying zone 44, into which air or another gas used for drying, such as nitrogen or the like, which is heated in the heater 46 if necessary, is blown by means of a fan 48.
By setting the temperature of the drying gas flow accordingly, it is achieved that the fiber material dries in the drying zone to the required moisture content of 5 to 4011 / o of its weight and preferably 10 to 30%.
From the drying zone 44, the dried fiber material or mixture passes into a cyclone 50, where it is separated from the accompanying air and rapidly cooled, and then falls onto a conveyor belt 52, from which it is stored, a device for forming the blank or a Fiber fractionation device 54 is fed, which particles of unsuitable or undesirable particle size precipitates through the line 56 or, if desired, returns them to the defiberer. A fiber material can be obtained through appropriate fractionation,
which in terms of uniformity comes close to chemically produced pulp, which is of essential importance for the production of homogeneous pellets. The fractionation can be carried out by means of vibrating sieves or according to the centrifuge principle, for example with the device described in US Pat. No. 20,543. The fraction suitable for further processing then passes via the line 58 into the line 59 leading to the mat forming or blank manufacturing device.
Through the line 59, which he appears again in Fig. 2, the fibers reach the conveyor belt 60, from which by means of the weighing device 62 from weighed amounts of fiber fall through the funnel 64 into the line 66, which is provided with an attached funnel opening 68 is, in which the conveyor belt 72 leads, which can be supplied by a metering device 70 with additional material, such as fibers of other sizes, binding agents and the like.
From the line 66, the fibers are guided by means of a fan 74 through the line 76 into an extended line 78 with a large width, in wel chem the intimate mixing with any additives can take place, and from this into a chamber 78 in which the expansion of the air-fiber mixture slows the fiber speed, balances the air currents and counteracts premature fiber entanglement.
The foot or dispensing end of the chamber 78 has a loosening and dispensing device which is formed from a semi-cylindrical perforated wall 82 and a paddle wheel 86, which individually or in clusters of fibers can be used.
so metered through the perforation opening that they trickle evenly down onto the conveyor belt 90 arranged below. On the conveyor belt 90 formed from a grid, the felting of the fibers is supported by the fact that a negative pressure is applied underneath with the aid of the fan 96 via the line 94;
the particles extracted in the process are fed to the cyclone 100 through the line 98. The delimitation of the surface on which the fibers are deposited is ensured by walls 106 arranged in a frame 104.
The felt-like mat 102 forming on the rotating conveyor belt 90 is driven in the running strand by the two press rollers 108 and 110, which make the strand self-supporting. After these press rolls, the strand passes a cutting device 111 in which it is cut into sections 113 of the desired length. From here, the plates 112 get onto the conveyor belt 114, which is directed obliquely downward, and from here onto the support plate 120, from which the plates slide onto the conveyor belt 126.
Above the support plate 120, one or more spray heads 122, 124 are arranged, from which the finishing agent is sprayed evenly onto the surface of the plates.
The conveyor belt 126 serves three functions. First, it conveys the panels to the next stage of treatment. If panels are to be produced which are smooth on both sides, there is also the possibility of depositing the fiber panels on the conveyor belt 126 on intermediate or support plates 128, 130 on which the fiber panels, after they are covered on the top with such a panel can be promoted to the press.
The third function performed by the conveyor belt 126 in cooperation with the support plate 120 is that the fiberboard can be sprayed with the surface finishing agent from the underside with the aid of the spray head 132 without disturbing the fiber structure .
The fiberboards are then transferred to the hot press, for example on the base plates 130 and 128, where they are pressed using press plates 134, 136 during about 2 to 30 minutes at a temperature of 150 to 230 C and a pressure of about 0.3 to 110 kg / cm2 are pressed. The plates can also be pressed between grained or highly polished plates 140, 142, the coating then being given a high gloss or grain at the same time.