Verfahren zum Härten von Platten aus Holzfasern und ähnlichem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten von Platten aus Holzfasern und ähnlichem Material mittels Heissluft bei Temperaturen von über 1600 C und bezweckt, eine Überhitzung in den Platten zu verhüten.
Wärmebehandlung, sogenanntes Härten gepresster Holzfaserplatten, z. B. Hartplatten, wird vorgenommen, um den Platten gewisse Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Wasserabsorption, Schwellung und dergleichen zu vermitteln. Diese Wärmebehandlung wird gewöhnlich unter Verwendung von warmer Luft durchgeführt, die man über die Platten zirkulieren lässt. Um mit dieser Wärmebehandlung den angestrebten Effekt zu erzielen, muss sie bei hoher Temperatur erfolgen. Bei einer Temperatur von etwa 1400 C tritt eine gewisse exothermische Reaktion ein, die allmählich die Temperatur der Platte über die der umgebenden Luft ansteigen lässt. Um zu verhüten, dass die Temperatur so hoch ansteigt, dass Verkohlen und Entzündung der Platte bewirkt wird, muss die zirkulierende Luftmenge eine gewisse kühlende Wirkung ausüben.
In herkömmlichen Anlagen (sowohl kontinuierlichen als auch vom Kammer-Typ) arbeitet man mit Paralleiströmung der Luft und einer Lufttemperatur von 160 bis 1650 C.
Untersuchungen haben gezeigt, dass zwischen der Einwirkung von Behandlungstemperatur und Zeit ein gewisser Zusammenhang besteht. In den Schaubildern gemäss Fig. 1 und 2 wird der Zusammenhang zwischen Zeit, Temperatur und Dickenzunahme durch Schwellen bzw.
Wasserabsorption aufgezeigt und dass bei konstanter Behandlungszeit sowohl Schwellen wie Absorption mit steigender Temperatur abnehmen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die gegenwärtigen hohen Ansprüche an die Qualitätseigenschaften in vorstehender Hinsicht sich durch eine herkömmliche Behandlung in bekannten Einrichtungen, die mit Parallelströmung des Behandlungsmediums entlang der Oberfläche der Platten arbeiten, nicht erfüllen lassen, da die zur Erfüllung dieser Ansprüche erforderlichen hohen Temperaturen in diesen Vorrichtungen ohne Ent zünd- und Brandgefahr nicht angewendet werden können. Diese Entzünd und Brandgefahr wird nämlich dadurch zu gross, dass man in den erwähnten bekannten Einrichtungen nie eine völlig gleichmässige Luftverteilung erzielt und innerhalb angemessener Druckgrenzen nur eine relativ niedrige Wärmeübergangszahl zwischen der Luft und den Platten erhält.
Die Wärmeübergangszahl ist von entscheidender Bedeutung, nachdem die exothermi sche Reaktion eingesetzt hat und es zwecks Regelung des Temperaturverlaufes in der Platte erforderlich ist, die Temperaturdifferenz zwischen Platte und Luft so klein wie möglich zu halten. Die Wärmemenge, die der Platte zwecks ihrer Erwärmung auf gewünschte Temperatur zugeführt bzw. von ihr abgeleitet werden muss, nachdem man ihr die Härtetemperatur vermittelt hat, hängt von dem Produkt der Wärmeübergangszahl (a) und der Temperaturdifferenz zwischen Platte und Luft (ts = tal,) ab.
Ein hoher a-Wert gestattet eine kurze Erwärmungszeit und eine kleine Temperaturdifferenz, wenn die Platte Härtetemperatur erreicht hat.
Die Erfindung, die einen hohen a-Wert anstrebt, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine schädliche Steigerung der in den Platten erfolgenden exothermischen Reaktion dadurch verhütet wird, dass die Heissluft in Form gleichmässig verteilter Strahlen und mit hoher Geschwindigkeit im wesentlichen rechtwinklig gegen die beiden Plattenflächen angeblasen wird. Man kann auf diese Weise bei demselben Druckverlust (10 = 40 mm WS) einen etwa fünfmal höheren a-Wert durch ein rechtwinkliges Anblasen als durch Parallelströmung erzielen. Das rechtwinklige Anblasen bringt noch weitere Vorteile mit sich.
Man erhält eine äusserst gleichmässige Luftverteilung über die Platte sowohl in ihrer Längs- als auch in ihrer Querrichtung. Das Ergebnis wird noch markanter, wenn die platte während des Härtungsprozesses in Beziehung zu den Luftstrahlen in Bewegung gehalten wird. Die Bewegung kann dabei kontinuierlich, progressiv oder oszillie rend sein. Auf diese Weise verhütet man örtliche Übertemperatur in der Platte. Die Gefahr für teilweise über- temperatur ist besonders gross in den ungleichmässigen Randzonen, dem sogenannten Bart, der beim Pressen gebildet wird. Bei einer Behandlung nach der Erfindung ist es deshalb zweckmässig, diesen Bart vor dem Härten zu entfernen. Es wurden Platten durch rechtwinkliges An blasen bei einer Temperatur von 2150 C : sechs Stunden lang behandelt, ohne dass Entzündung eintrat.
Die Platte wies dabei eine Temperatur auf, die nur etwa 50 über der Lufttemperatur lag. Einwandfreie Härtung erzielt man bereits nach einer Behandlungszeit von 30 Minuten, man hat also, was das Entzünden betrifft, leine zuverlässige Sicherheitsspanne. Die Behandlungszeit lässt sich somit innerhalb weiterer Grenzen variieren, je nach den Eigenschaften, die man der gehärteten Platte zu vermitteln wünscht.
Die Erfindung richtet sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Vorrichtung besteht aus einem mit Transportorganen für die Platte versehenen Behandlungskanal, in dem Organe für Erwärmung und Zirkulation des Behandlungsmediums angeordnet sind. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten jeder Transportebene Luftverteilungskästen vorgesehen sind, deren der Transportebene zugewandte Wandflächen mit einer grossen Anzahl gleichmässig verteilter Ausblasöffnungen für das Anblasen des Behandfungsmediums in Form im wesentlichen rechtwinklig gegen die Platten gerichteter Strahlen versehen sind.
Die Erfindung wird nachstehend näher beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungsfiguren Bezug genommen wird, die in Form eines Beispieles eine Ausführungsform der Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens zeigen und' in denen
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Härtungsanordnung und
Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 zeigt.
In Fig. 3 bezeichnet 1 das Aussengehäuse der Einrichtung und 2 Inspektionsklappen oder Türen. Die Bezeichnungen 3 und 4 betreffen im Gehäuse montierte sogenannte Blaskästen, von denen Luft durch Schlitze oder perforierte Wandflächen rechtwinklig, gegebenenfalls leicht schräg gegen das Material 11 geblasen wird. Das Material wird von Rollen 5 getragen, die in Lagern 6 gelagert sind und durch Kettenräder 7 und Ketten (nicht dargestellt) angetrieben werden. Die Zirkulation der Luft in der Einrichtung wird dadurch ein von einem Motor 9 angetriebene Gebläse 8 bewirkt. Nach dem Auftreffen auf das Material weicht die Luft seitwärts ab und wird durch die Durchgänge 17 und 18 zum Zirkulationsgebläse 8 zurückgeleitet.
Die für die Erwärmungsperiode benötigte Wärmemenge wird durch Heizbatterien 10 zugeführt, die vorzugsweise (mit Rücksicht auf die relativ hohe zur Anwendung kommende Lufttemperatur) mit Heissöl von einer (nicht dargestellten) Wärmequelle gespeist werden können. Die Zirkulationstuft kann auch mit Luft von einem ölbeheizten Wärmeaustauscher erwärmt werden. Gegebenenfalls lässt sich auch die Verwendung direkter Rauchgase denken. Während des Härtens bilden sich Gase, die zum Teil giftig sind (00) und Entlüftung des Gehäuses verlangen. Zu diesem Zweck dient ein mit einem verstellbaren Schieber 13 versehener Schornstein 12.
Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung des Gebläses hat den Vorteil, dass der in der Einrichtung herrschende statische Druck auf das Gehäuse gering ist und auch, in Beziehung zu dem ausserhalb des Gehäuses der Einrichtung herrschenden statischen Druck, minus sein kann. Die Gefahr für Leckage wird dadurch gering.
Die Einrichtung lagert auf einem Stativ 14. In Fig. 4 ist dargestellt, wie der obere, nahe dem Material liegende Blaskasten mit einer gewöhnlichen Perforierung 15 und der untere, aufgrund der Rollen 5 weiter von der Bahn entfernt liegende Blaskasten mit Düsen 16 versehen ist.
Die Einrichtung kann, falls gewünscht, mit Doppel rollen n versehen werden. In solchem Fall sollen die Blas- kästen 3 und 4 mit Düsen ausgerüstet sein.
Process for hardening panels made of wood fibers and similar material
The invention relates to a method for hardening panels made of wood fibers and similar material by means of hot air at temperatures above 1600 C and is intended to prevent overheating in the panels.
Heat treatment, so-called hardening of pressed wood fiber boards, e.g. B. hardboard, is made to give the panels certain properties in terms of strength, water absorption, swelling and the like. This heat treatment is usually carried out using warm air that is circulated over the plates. In order to achieve the desired effect with this heat treatment, it must be carried out at a high temperature. At a temperature of around 1400 C a certain exothermic reaction occurs, which gradually increases the temperature of the plate above that of the surrounding air. In order to prevent the temperature from rising so high that it causes charring and ignition of the plate, the amount of air circulating must have a certain cooling effect.
In conventional systems (both continuous and chamber type) one works with parallel flow of air and an air temperature of 160 to 1650 C.
Studies have shown that there is a certain correlation between exposure to treatment temperature and time. In the diagrams according to FIGS. 1 and 2, the relationship between time, temperature and increase in thickness is shown by swelling or
Water absorption demonstrated and that with constant treatment time, both thresholds and absorption decrease with increasing temperature.
The invention is based on the knowledge that the current high demands on the quality properties in the above respects cannot be met by conventional treatment in known devices that work with parallel flow of the treatment medium along the surface of the plates, since those required to meet these claims high temperatures in these devices can not be used without ignition and fire risk. This risk of ignition and fire becomes too great because the known devices mentioned never achieve a completely uniform air distribution and only a relatively low heat transfer coefficient between the air and the plates is obtained within appropriate pressure limits.
The heat transfer coefficient is of crucial importance after the exothermic reaction has started and it is necessary to keep the temperature difference between the plate and air as small as possible in order to regulate the temperature profile in the plate. The amount of heat that has to be supplied to the plate for the purpose of heating it to the desired temperature or removed from it after it has been given the hardening temperature depends on the product of the heat transfer coefficient (a) and the temperature difference between plate and air (ts = valley, ) from.
A high a value allows a short heating time and a small temperature difference when the plate has reached hardening temperature.
The invention, which strives for a high a-value, is characterized in that a harmful increase in the exothermic reaction occurring in the plates is prevented by blowing the hot air in the form of evenly distributed jets and at high speed essentially at right angles against the two plate surfaces becomes. In this way, with the same pressure loss (10 = 40 mm water column), you can achieve an a-value about five times higher by blowing at a right angle than by parallel flow. The right-angled blowing has other advantages.
An extremely uniform air distribution over the plate is obtained both in its longitudinal and in its transverse direction. The result is even more striking if the plate is kept moving in relation to the air jets during the hardening process. The movement can be continuous, progressive or oscillating. In this way local overheating in the plate is prevented. The risk of partial excess temperature is particularly great in the uneven edge zones, the so-called beard, which is formed during pressing. In a treatment according to the invention, it is therefore advisable to remove this beard before hardening. Plates were treated by blowing at right angles at a temperature of 2150 ° C. for six hours without ignition occurring.
The plate had a temperature that was only about 50 above the air temperature. Flawless curing can be achieved after a treatment time of 30 minutes, so there is no reliable safety margin when it comes to ignition. The treatment time can thus be varied within wide limits, depending on the properties that one wishes to impart to the hardened plate.
The invention is also directed to an apparatus for carrying out the method. This device consists of a treatment channel which is provided with transport elements for the plate and in which elements for heating and circulation of the treatment medium are arranged. The device is characterized in that air distribution boxes are provided on both sides of each transport plane, whose wall surfaces facing the transport plane are provided with a large number of evenly distributed blow-out openings for blowing the treatment medium in the form of jets directed essentially at right angles against the plates.
The invention is described in more detail below, reference being made to the accompanying drawing figures, which show, in the form of an example, an embodiment of the device for carrying out the method and in which
3 shows a vertical section through a hardening arrangement and
FIG. 4 shows a longitudinal section along the line IV-IV in FIG.
In Fig. 3, 1 denotes the outer housing of the device and 2 inspection hatches or doors. The designations 3 and 4 relate to so-called blow boxes mounted in the housing, from which air is blown against the material 11 through slots or perforated wall surfaces at right angles, possibly at a slight angle. The material is carried by rollers 5 which are mounted in bearings 6 and are driven by sprockets 7 and chains (not shown). The circulation of the air in the device is brought about by a fan 8 driven by a motor 9. After hitting the material, the air deviates sideways and is returned to the circulation fan 8 through passages 17 and 18.
The amount of heat required for the heating period is supplied by heating batteries 10, which can preferably be fed with hot oil from a heat source (not shown) (taking into account the relatively high air temperature used). The circulation stage can also be heated with air from an oil-heated heat exchanger. If necessary, the use of direct smoke gases can also be considered. During hardening, gases are formed, some of which are toxic (00) and require ventilation of the housing. A chimney 12 provided with an adjustable slide 13 is used for this purpose.
The arrangement of the fan shown in FIG. 3 has the advantage that the static pressure on the housing prevailing in the device is low and can also be minus in relation to the static pressure prevailing outside the housing of the device. This reduces the risk of leakage.
The device rests on a stand 14. FIG. 4 shows how the upper blow box, which is close to the material, is provided with a conventional perforation 15 and the lower blow box, which is further away from the web due to the rollers 5, is provided with nozzles 16.
The device can be fitted with double castors if required. In such a case, blow boxes 3 and 4 should be equipped with nozzles.