CN1118177A - 制造成型物体的方法和设备以及成型物体 - Google Patents

Abstract

一种在原料的基础上制成的模压成型体，原料的主要成分是对用纸制成的纸浆进行重新模压成型，并从纸浆中提取纤维重新制造纸张之后留下的材料。这种原料主要由水、短纤维、和细小的矿物质颗粒组成，并通过在第一压制阶段在过滤带之间进行压制而排出水份，产生粘合的物体，在第一干燥阶段中被部分干燥并在第二压制阶段中被压制，且在第二干燥阶段中得到最后的干燥。本发明涉及用于从废水分离纤维和颗粒的方法，它是从纸的重新纸浆化并从纸浆中提取纤维以重新制造纸而产生的，从而以非常适当的方式解决了环境污染问题。用于在上述原料的基础上制造模压成型体的设备包括基本上水平的、用于排水的过滤装置(3，25)、用于在过滤带的表面之间压制材料的第一压制装置(7)、用于干燥材料的第一干燥装置(8)、用于压制材料的第二压制装置(10)、以及用于对材料进行加热处理的第二干燥装置(11)。

Description

制造成形物体的方法和设备以及成形物体

本发明涉及用一种原料来制造模压成形体的方法，该原料是从在对用纸制成的纸浆进行重新模压成形，并从纸浆中提取纤维重新制造纸张之后留下的材料，该原料主要包含水、短纤维素纤维、以及细小的矿物质颗粒。

本发明还涉及用这种过程生产的模压成形体和用于实施该方法的设备。

从英国专利说明书第1,275,042号可以知道一种用于利用纸渣来生产板形产品或可模压的成形混合物的方法。所用的原料是纸渣，即，当在改良型长网造纸设备中制作纤维素纸浆以造纸时，通过过滤带的水溶性悬浮液。在这种包含短纤维和无机矿物质的原料中，加入了1/16—5英寸(1.6—127mm)长的中长纤维，并通过旋转的带孔辊而集中起来，并被置于一条过滤带上，通过该过滤带制成一段环形的纤维物。这种材料在压制和干燥之后可以被用作板形产品的填充材料。通过向液体混合物中加入水泥、石膏或粘合剂，可以获得强度更高的板。

从英国专利说明书第1,405,587号中，可以知道这种技术的进展，其中水溶性悬浮液被置于循环过滤带形式的可透过液体的支撑物上，并借助一组间隙逐渐变窄的辊加压，以将水挤出。这样就制成了具有一定湿强度的层片，它能够在压力和加热时成形。应该注意的是，该模子是带孔的，以便当该物体被加压和加热时，能使水流出去，且还应该注意的是，作为第二种可能，在模子的表面与物体的表面之间，可以插入一种柔性织物，而在完工的物体的表面上能找到这种织物。根据需要，粘合物质被加入到原料中。加热模压成形可以在例如160℃下在37kp/cm³下进行，且停留时间为15分钟。完工产品具有大约15％的水份。

在英国专利说明书第1,416,321中，同一个发明人描述了类似的过程，在该专利中解释道，在压制中插入物体的一或两侧的柔性织物，具有将模子中的材料保持在一起，并使液体或蒸汽容易逸出物体的作用。

瑞典专利说明书第85128号公开了一种能够从纸浆生产板的方法，该方法包括成形、压制、干燥和在逐渐增大的压力下进行热压制。其中描述了，最后的加压步骤是当板实际上开始扭曲时进行的。该说明书还指出，植物纤维包含水，其中一部分作为木材细胞的孔中的水份，一部分被纤维吸收并在干燥之后仍停留在纤维中。还应该注意的是，在热压制中，最好将线网置于板的一或两侧，这对于便于蒸汽的逸出是有利的。当然，这在板的表面上造成了相应的图案。如果不采用线网，在热压制中被除去的水份，实际上只能经过边界的缝逸出，这会使压制时间拖得很长，且压制将变得不能实施，除非生产尺寸很小的板。

在木材加工工业中，已知通过从轧碎的的木材纤维、水和胶在过滤器过滤压机中生产液体稀浆，然后再生产颗粒板，并随后在热压机中使颗粒板硬化。所要求的压力很高，且需要用大量的胶来制成连续的、带有适当密度的板。板的蒸汽爆裂是需要通过保持比较长时间的高压才能克服的一个重要因素，在这段时间里能使板干燥并使胶硬化。由于热压的初始投资较高，且根据板的厚度，每块板在压制机上要占据较长的时间，压制工序将是生产成本的一个重要部分。

美国专利1,578,609公开了一种生产薄的木材纤维板的方法，在该方法中，木材片被轧碎并在热处理中被软化，随后再进行压制。按照这种专门的方法，软化后的碎片在非常高的温度下，在压制机上压制，在压制机中将一片过滤网插入在一侧，以使蒸汽和水在压制期间逸出。这种板(商业名称为Masonite)是在没有胶的情况下制成的，它保留了天然木材中的木质素。过滤网在制成的板的一侧挤出了图案。

生产两侧平滑的Masonite板是公知的。这种板是在上述方法之后但在板完全干燥之前制成的，且用平坦的压板在压制机中对板进行压制。压制机还配备了加热板，其温度予调到使Masonite板的木质素熔化的温度，以制成有平坦表面的Masonite板。

本发明就是基于一种原料的，这种原料是在再处理了可回收的废纸以制造众所周知的再生纸之后的废水。本发明特别涉及包含大量矿物填充物的可回收废纸，例如办公用纸和其他高质量印刷纸的再处理。在再处理中，纸经过机械处理，并用加热、水和化学物质进行处理并提纯，最后制备出纸浆。纸浆通过去墨处理，使墨在漂浮处理中被除去，而提纯后的纸浆在为此目的而设计的机器中(例如改良型长网造纸压制机)用于生产纸，借助这种机器，除了短纤维外，纤维素纤维都被过滤带保留下来。通过过滤带的水溶性悬浮液包含矿物质和非常短的纤维素纤维，基本上是短于1mm的纤维。可回收的废纸中可以用这种方式提取用于生产新的纸张的固体物质量，用现今的现有技术，能达到60—65％。

生产纸张时剩下的废水，包括水溶性悬浮液，它具有含量大约1—5重量％的干物质(具体说，大约是2重量％)-，其中大约一半的干物质含量是纤维素纤维，另一半是填充物，包括泥土、高岭土、滑石等等。纤维素纤维是由长纤维素分子构成的管形细胞和稍短一些的半纤维素分子。

悬浮液被认为只是包含没有什么价值的木质素，因为所制成的纸被认为是从纸浆生产的，而在这种纸浆中已经除去了可能从原木中带进来的木质素，以获得所希望的纸的质量。

所述的废水，在高质量纸的大量生产中，是不可避免的，且废水的排放是昂贵的，因为它的量很大。即使借助泥的富集而使量减少之后，废水量仍然很大。通常借助过滤使泥富集，从而获得具有大约30—50％水份的产物。处理废水和排放泥仍然是昂贵的，甚至将随着时间而增大。燃烧废水中的固体物质是不经济的，因为水和不可燃烧的物质，诸如滑石、泥土和高岭土的含量非常大。将这些物质用作建筑材料的尝试，至今仍表明需要混合这种那种的粘合剂，以使制造的产物具有实际的强度。而且粘合剂也使成本增加。

在用从上述英国专利说明书中知道的方法进行实验之后，发现该方法具有一定的限制和某些缺点。在压制模中采用网的情况下，在完工的板的表面上有挤压图形，而这是难于使其平滑的。另一方面，已经证实平滑的压制板之间的压制会造成板在卸压时的蒸汽爆裂，特别是在较大的尺寸时，因为水份不能在压制期间逸出。压制面上打孔不是实际的解决方法，因为孔将迅速被堵塞。采用在光滑的平面之间压制，实际上水只能通过板的边缘逸出，这在板的尺寸较大的情况下所需要的时间太长，并使得这种方法在经济上不实际。在光滑的板之间压制材料，还有一个材料会由于内部液压而破裂的危险。

如在压制板材之前使板材彻底干燥，则发现板材有在干燥过程中翘曲的倾向，而且不可能通过随后进行的着眼于所要求的密度和形状的压制来使扭曲变平，因为干燥的板材在受压之后有被压裂和恢复它们的弹性形状的倾向。另一方面，已经证明，在干燥之前对材料进行冷压制，将水的含量减小到35—41％以下是不实际的，这将使完成的板材干燥之后因为密度和强度不够而不能被用作建筑材料。

然而，已经发现，模压成形体能够通过一种工艺方法用上面提到的原料制造出来，这种工艺方法包括：在第一压制阶段在过滤带之间对原料进行压制，把原料中的水排出去，以制成凝固的物体，然后在第一干燥阶段使其干燥，直到把几乎所有自由状态的水都从模压成形体内除去，而在成形体的纤维素纤维的纤维壁中的水分则全部保留下来，然后在第二压制阶段将部分干燥的成形体进行短时间的压制而不再加热，然后在第二加热阶段中进行热处理。

令人意外的是，发现该方法产生了这样的模压成形体，这种模压成形的板材具有可控的形状、密度和强度，并具有这样一些特性，即，水份吸收、膨胀、可打入钉子和铆钉、尺寸的稳定性、消声等等特性，都比现在所能达到的性能好。

特别令人意外的是，用非常短的纤维素纤维的原料，其中带有较多无机颗粒而且不必加入粘合剂，却能够制成具有强度可接受的板材。这是通过合理经济的工艺获得的，因为每块板占据压制机的时间较短。新的方法要求较长的干燥处理时间，但这不是真正的缺点，因为建造具有必需容量的干燥空间和干燥炉的费用相当便宜。在不对本发明构成限制的情况下，可以假定原料的以下条件是获得良好效果的原因。

这种材料包含较大量由管形的空心细胞构成的纤维素纤维，这些细胞的壁由纤维素或半纤维素分子组成。纤维素分子是主要由葡萄糖分子组成的链分子，即每一个环有六个碳原子的环形分子，而每一个纤维素分子包括3000—10000个葡萄糖单元。纤维素分子的表面是电中性的。在纤维素分子之间有半纤维素分子，这些半纤维素分子是多糖类或糖分子链，但每条链的核的含量比纤维素分子少得多。在半纤维素中的核可以是已聚糖或戊聚糖，而且在两种情况下，这些核都与纤维素分子中的核不同，其不同之处在于它在表面上有自由羟基团。在半纤维素分子表面上的自由羟基团是带电的，且它们使这些半纤维素分子具有较高的吸水效果，并使纤维素能够用称为吸附粘合的作用，在表面上粘合一层水分子的原子层。能够以这种方式粘合到纤维素纤维壁上的水，根据木材种类的不同，可以达到纤维素纤维的干燥重量的20—35％，准确说，可以达到25—30％，更具体的，可以达到28％左右。这种水含量被称为纤维的饱和点。如果总干燥物质含量中的纤维素纤维部分已知，则这些含水百分比可以用干燥物质的总含量的百分比来表示。如果纤维素纤维达到总干燥物质含量的50％，则相应的含水百分比将达到总干燥物质含量的干燥重量的10—17.5％，特别是12.5—15％，且更为特别地是14％左右。

额外的水不能被粘合到纤维素纤维的细胞壁上，但能够通过在管形细胞中或细胞之外的空间中的毛细管作用而作为一个整体粘附在材料上。这种水粘附得不是那样紧密，因而被称为自由水。通过干燥纤维素纤维，自由水首先破坏，随后吸附粘合在细胞壁上的水消失。半纤维素不如纤维素稳定，并能够通过加热处理而比纤维素分子更快地被破坏，因为半纤维素会变成较短的聚合物，而这种聚合物不吸收水份。

根据实验，看来吸附粘合的水的含量对于纤维素细胞的变形能力是很重要的，因此，其细胞壁已经被水饱和的细胞，能够机械变形并对变形有记忆力，即变形是塑性的，而干燥的细胞是刚性的，对机械处理的反应是破碎或纯粹的弹性变形。

在根据本发明的第一压制阶段，假定处自由地处于纤维之外的大部分水都被除去，而在空心的纤维素细胞中的自由水难于被除去，而吸附在细胞壁上的水除去的就更少。应该注意的是，施加多高的压力是有限制的，因为含水量较大的物质具有的强度有限，因而它有因为内部液体压力而爆裂的危险。

在干燥阶段I，细胞之间以及细胞腔中的所有自由水都干燥了，但干燥阶段I不应该延续到连吸附粘合的水都被除去那样长的时间。这就是说，在干燥阶段I之后，物质应该具有的水份含量大约为物质中纤维素纤维干燥重量的20—35％、通常是25—30％，特别是28％左右。由于半纤维素将水吸收到规定限度的水量作用非常缓慢，纤维细胞将吸收所有的自由水，直到达到它们的饱和点，这被称为纤维的饱和点。按以上所述来组织干燥阶段I，就可以使物质的纤维细胞的腔是空的，而细胞壁仍然是软的，可塑性变形的。

通过压制阶段II中的重新压制，就能够针对这些空腔进一步对板材进行压制，且板材将由于纤维细胞的塑性特性而保持在压制阶段II中给予它们的变形。由于在压制阶段II中没有除掉多少水，也没有供入多少热量，所以这种压制能够在较短的时间里完成，并能压出平坦的压制面。结果是，完成的板材有较平坦的表面，因为至少能部分地填平在第一压制阶段中被过滤带挤压出图案来的平面。另外，由于能够消除在干燥阶段I中干燥之后可能发生的扭曲，板材能够被制成平面的。

此后，在干燥阶段II中对板材进行热处理，除去吸附粘合的水，使纤维细胞失去它们的塑性变形能力，从而使形状和尺寸得到稳定。已经发现，板材在此阶段中的扭曲倾向是非常小的，这能够用该阶段中所要除去的水的含量减小来进行解释。在干燥阶段II，板材得到干燥(这意味着干燥至水的含量大约为纤维素纤维的3—4％)，在此之后，半纤维素被破坏，成为不吸收水分的较短的分子。这种特殊的硬化处理使板材实际上失去了吸收能力。通过发从板材侧面加入热量，硬化过程从表面开始，并逐渐向内，向板材的中心发展。通过控制硬化时间，可以制成只有在表面上受到硬化的板材，或者制成硬化到不同程度的板材。

虽然为了简化而采用了干燥阶段II这个术语，但必须指出，这种对板材的处理不仅是干燥处理，而应该称之为热处理。根据适当的实施例，第一干燥阶段是通过将板材存储在露天中实现的。实验显示，5—7天内就能达到所要求的干燥程度，且控制干燥程度是比较容易的，因为是自然干燥，板材倾向于准确地稳定在第一干燥阶段之后所要达到的干燥程度。

根据另一种适当的实施例，第一干燥阶段能够通过通风加热而完成，因而干燥能够完成得更快些。

根据本发明，借助根据本发明的方法制成了一种模压成形体。这种模压成形体的强度和尺寸稳定性是如此的高，使得它能够被用于建筑构件，例如壁板或板块，而这种构件具有下列基本优点，即不可燃性、不会因火焰的烘烤而产生毒性、不吸收性、尺寸稳定，可以打入钉子和铆钉，消声、并具有良好的强度和机械制造特性。

根据本发明，创造了桉照本发明的方法在上述原料基础上制造模压成形体的设备，该设备包括在平面之间压制物质的，具有过滤带和使物质干燥的第一干燥装置的第一压力机，和用于的压制该物质的第二压力机，还有用于进一步使物质干燥的第二干燥装置。即，创造了一种设备，它能够利用以回收的废纸作原料的造纸生产中不可避免地产生的废水，非常适当地制成模压成形体，而这种模压成形体可以被用作建筑构件。

本发明的其他实施例，在从属权利要求中给出。

从以下结合附图对具体实施例进行的详细描述，可以更明确地理解本发明。在附图中：

图1显示了所谓湿法加工的示意图；

图2显示了所谓干法加工的示意图；

图3显示了设备的平面图；

图4显示了排水设备的侧视图；

图5显示了过滤带压制机的侧视图；

图6显示了压制机I的侧视图；

图7显示了干燥机I的侧视图；

图8显示了干燥机I的细节的侧视图；

图9显示了压制机II的侧视图；

图10显示了干燥机II和冷却通道；

图11显示了锤式粉碎机的侧视图。

所有的附图都是示意性的，没有按比例画出，且它们只显示了理解本发明所需的细节，而其他的细节没有显示。所有图中相同的部件用相同的标号表示。

先结合图3的整体平面图，描述根据本发明的设备的具体设计。图3的设备用标号1整体地表示，它是这样组成的，即，它能够接收液体或固体形式的原料，因而这两种制造过程分别称为湿法加工和干法加工。液体原料以某种未详细表示的方式被提供到贮存罐2内，它是适当尺寸的水密封罐，原料从这个罐被供入图3左侧所示的过滤带压制机3，其流量根据需要来调节，其输送方式未详细表示。固体原料通过图2左侧所示的锤式粉碎机35供入。锤式粉碎机将材料粉碎并提供给过滤带压制机3。

在过滤带压制机中，材料被散布在一个水平层上，将水排出并以连续的过程进行挤压，于是过滤带压制机制成并输出由具有一定的粘合性的物质构成的连续的纤维段22(参见图1)。在过滤带压制机之后，设置一台切割机4，它可以是设置有转动锯片的或者是其他适当形式的，以便将纤维段在垂直于输送方向上进行切割。以此方式，连续的纤维段可以被切割成适当长度的材板或板材构件。板材从切割机由辊子或传送带之类的输送装置5输送到称重台6，在称重台上称量每块板材并检查此加工阶段。参见图3，板材从称重台6传送到传送带5上，其方向与从过滤带压制机到称重台的方向相比，转了90℃。

板材构件被送到用标号7表示的压制机I，在那里经过挤压，除去额外的水。在压制机I7中经过挤压之后，板材经传送带5送到用标号8表示的干燥机I，在那里加热干燥。在干燥机I中停留之后，板材通过绝热辊子通道送出，该通道使板材向外散出的热量尽可能地小。

板材从辊子通道9送到用标号10表示的压制机II，在那里再一次受到挤压。在压制机II10中压制之后，板材通过绝热辊子通道9到达用标号11表示的干燥机II，在那里进一步进行干燥，然后，板材从那里被送到冷却通道12进行冷却。

在冷却通道之后，传送带5上的板材被传送到切边机13，借助于例如转动锯片那样的适当的切割工具将边缘修整到适当的尺寸。板材从切边机13传送到传送带5，在那里输送的方向再次转90°，以使端部的边缘能够在最后切割机14上得到适当的切割，最后切割机14的设置方式与切边机13的方式类似。板材从最后切割机14传送到精加工机15，在那里精加工和抛光表面。离开精加工机15后，板材可以沿着两条平行的路径行进：一条是通过使板材得到表面加工的腔室16，另一条是在传送带5上直接送到堆栈装置19，在那里加工后的板材被堆积起来，以便用货架送到存储设施中。

在切割机13和14上切下来的废料以及在精加工机上产生的粉尘被收集起来，并被送到废料收集器17，该废物收集器17装有螺旋挤压和传送装置，将废料送到废料研磨机18，在那里将废料破碎成一定的大小并与水混合之后，可以再次被用作制造板材的原料。废料研磨机上可以装有辊子或刀片，它可以是研磨机或切碎机，它也可以设计成另一种技术方案。废料从废料研磨机18出来后，在废物传送机20，即一条传送带上被送回到贮存罐2。

在制造过程中从板材排出或者从板材中挤压出来的水，被收集起来并被运走，或在需要时，在净化之后以未详细描述的方式送到贮存罐2，以使水或水中的泥能够以可控的方式得到处理，或者在加工的早期加以回收利用。整个设备的设计，能够提供每分钟加工一块板材的生产能力，板材的尺寸为1.25m×2.5m×10mm，重量大约为37kg。在所接受的原料中的固形物含量大约为2—5％的水溶性悬浮液的湿式加工中，这意味着设备每分钟的原料处理量为740—1850kg。在所接受的原料是含水量为50％的松散的粒合物质的干式加工中，输入的粒料量大约为每分钟74kg。

设备是这样设计的，即，使得能够通过适当的专门调节来生产不同尺寸和厚度的板材。板材的厚度一般可以在1—20mm的范围内调节，如果加工时间容许延长的话，更厚的板材也能够加工。

参见图4，以便对排水装置25进行更详细的描述。排水装置25的目的是接收固形物含量(可以是大约1—5％，最好是大约2％)非常稀的水溶性悬浮液，用以保证材料的第一次排水。如图4所示，该装置主要包括漏斗26，水溶性悬浮液被送到其中。漏斗在底部有出口，它可以由一个出口调节装置27进行调节，以使流出量能够以可控的方式得到调节。

水溶性悬浮液通过漏斗的出口到达绕在带辊30上的有孔环形带28上，带的上部段落基本上是水平的。有孔带留下固体成分并让水穿过有孔带滴下，从而将这些水收集在收集盘29中，以便以可控的方式处理或回收这些水。

在有孔带28上方设置有若干安装在支架32上的垂直分散齿31，支架32布置成离开有孔带上方一定的距离，基本上与带平行，而分散齿则与带成直角。分散齿可以用钢制成，具有10×50mm的横截面，并具有大约150mm的长度。分散齿沿着长度和横向分散在带的表面上方，它们之间的水平平均距离大约100mm。齿向下伸到离开带1—15mm的距离。当带28作如图4中的箭头所示的运动时，材料被送向图的左侧，而固定的分散齿31就帮助位于带上的凝固的材料分散开来，作好加工的准备。凝固并且部分排出水分的材料在图4的左侧从带28上落下，此时，它仍然具有相当的水份，并在机械上是不粘合的。

请参见图5，以便对过滤带压制机进行更为详细的描述。过滤带压制机3可以是Andritz型的，可用于接收来自排水装置25的部分排水的材料，或者来自锤式粉醉机35的粉碎了的材料，在两种情况下，输入的材料都通过供料漏斗116，材料从供料漏斗116通过一个出料口117落下，出料口117沿着带的宽度设置在供料漏斗的底部，以便具有与图5所在的平面相交的轴线的分配转子118能够迫使材料通过出料口，并帮助材料均匀地沿着横向散布。材料落下到收集盘122中，收集盘122的形状是器皿状的，它向上并向图5的右侧开口。与收集盘相连的是一个溢流器119和一根排放管120，它们能够使液体保持在受控的高度上，并且在需要时可将液体排放掉。材料从收集盘向下流向一个成形台121，它由摩擦相当小的材料，例如涂塑的材料制成，并从收集盘122略微向上向着过滤带100倾斜，该过滤带100是过滤带压制机的主要部件。

过滤带100用环形过滤织物制成，它绕过下驱动辊102和导向辊105，通过所谓辊台104和过滤带控制装置106。过滤带的精细度大约为14—32目(每英寸长度的目数)，通常大约是20目。线的直径最好大约为0.3mm。在最佳实施例中，过滤带是金属的，且纵向的线由青铜制成，横向的线由黄铜制成。在另一最佳实施例中，过滤带由塑料，例如聚酰胺制成，或者是涂覆有塑料的。液体可以通过过滤带排出，而排出的水将被收集在盘123中，以使其能够以可控的方式得到处理或回收利用。过滤带通过清洗喷嘴110，在那里能够从背面冲洗过滤带以除去粘上的杂质。过滤带控制装置106保证过滤带具有适当的张紧程度并沿着直线行进，而长度控制装置能够完全消除不歪斜倾向。

紧接在成形台121之后的这一段过滤带由辊台104支撑，这一段过滤带是向上倾斜的。向上倾斜的结果是在收集盘122和过滤带的前一部分中能够存放一定高度的液体，而在过滤带前一部分的侧面设置了挡水板112。该挡水板装配成与过滤带的表面呈水密封的方式，且它的宽度可以在一定的范围内调节，最好是1300mm。

在过滤带的上方设置有刮刀辊114，它的高度可借助调节致动器115调节，该辊保证固体材料的厚度在过滤带上能够在30—100mm的厚度范围内进行调节。液体能通过过滤带落下并落到辊台104之间。当过滤带通过辊台向图5的右侧移动时，液体材料越积越多，好象在过滤带上移向图5右侧的连续垫。过了辊台之后，过滤带通过抽吸装置111的上方，该抽吸装置可以在过滤带的下方产生真空，以获得对材料的很强的去水能力。

此后，过滤带通过一组压力辊113。在此区域上方，以另一条循环过滤带的形式设置一条压制带101，它通过从动顶辊103和导向辊105，并且具有清洗喷嘴110和带控制装置106。压制带或顶部过滤带与下部过滤带基本上属于相同的类型，且这两条过滤带都按照以上所述的原理工作。

在两对压力辊113之间的区域内设置有下压制板107，下过滤带100在它上方通过，还设置有上压制板108，顶部过滤带在它下面通过。上压制板的高度和倾斜度可以借助调节致动器109来进行调节。顶部和底部压制板系统用来保证把大的压力加在纤维垫上，以排放出额外的水份。压制板用低摩擦材料制成，以使过滤带能够在它们上面滑过，而且这两块板可以是平的或略微弯曲的，如图5的侧视图所示，以使压力能够以最适当的方式逐渐地加到垫上，并使垫在受到挤压时不会弯曲。

压制板在最佳实施例中被设计成这样的，即，垫或纤维段在不弯曲的情况下受到挤压。借助于调节致动器109，过滤带压制机的压力，因而也就是由它所制成的垫的厚度能以无级调节的方式变化。在最佳实施例中，过滤带压制机设计成最大压强能够在0—25kp/cm²的范围内自由调节，而其制品的厚度在12—20mm的范围内变化。在其他的最佳实施例中，过滤带压制机设计成可以产生高达35或50kp/cm²的压强。

虽然在图中没有表示，但根据本发明的过滤带可以由横向支撑薄片进行支撑，该薄片以与过滤带相同的速度移动，或者顶部和底部压制板可以用适当的方式进行间断操作，即，使它们能够在一定的距离中与过滤带一起移动并同时进行挤压，随后将它们分开并返回到开始位置。从而能够使过滤带在运动中不需要克服显著的摩擦力而获得很高的压强。否则，如以间断方式使用压制板，则所制成的纤维段一定会产生某种程度的不连续性。在另一最佳实施例中，过滤带在许多辊子之间彼此挤压，而使过滤带沿着波浪式的路径行进。

虽然上面描述了材料在排水装置和过滤带压制机中的排水，但应该注意的是，还有其他本专业已知的排水方法，这些方法也可用来代替过滤带压制机或排水装置。上述方法包括例如倾析法、离心法、真空过滤法、沉淀法、在腔式压制机中压制等等，并且，这些方法可以在本发明的其他实施例中使用。

现在请参见图6，以便更详细地描述压制机I7。Sennerskov式压制机I主要包括装有下压制平板44的框架43，在框架上一个致动器46支撑着一块上压制平板45，以使两块压制平板能够彼此压在一起。在上、下压制平板44和45的表面上都有一片网48。这两片网可以用钢线或合成材料编织成，并具有使从受到压制的物体的表面挤出来的水得到排放的效果，因而水可以流出压制机，由盘47收集，以便以可控的方式进行处理或回收利用。网对压制的板材还具有粘合效果，这种粘合效果是很重要的，因为在压制过程中板材中可能产生很高的压强，以致板材会出现破裂或滑动的倾向。致动器46设计成其压强是能够控制的，从而使压制机和致动器基本上能够在被压制的板材的压强为0—60kp/cm²的范围内调节。

在一个最佳实施例中，压制机I的尺寸能压制大约1.3m×2.6m的板材，这种压制机设计成能够产生大约2,000吨的总压力。在另一最佳实施例中，压制机I的尺寸能压制彼此相邻的两块板材，每一块板材的尺寸大约为1.3m×2.6m，在此实施例中，压制机能够提供4,000吨的压力。

虽然上述实施例中所示的压制机I都具有平的压制面，适合于制造具有两个平行的平面的板材，但压制机I在其他实施例中也能够设计成具有各种形状的非平面压制表面，制造其他形状的物体。

参照图7详细描述干燥机I。干燥机I8主要由隔热外壳60组成，其中设置了绕过位于底部和顶部的链辊62的，纵向行运的链传送器61。在链传送器61上设置了成直角的突出支撑部分，其上设置有支撑网66，这种形成的设计使得在一个传送装置(没有详细描述)上的一块板材21能够通过干燥机I的一个进口63，放置在一个突出支撑部分65的支撑网66上。在各个突出支撑部分65上，设置有具有附加支撑网66的带活页的支架67，该支架能够绕板材21关闭，以使板材在大约0.01kp/cm²的合理的表面压强下得到固定，图8中显示了突出支撑部分的放大示意图。支撑网66的网眼的横截面尺寸可以是大约3—10mm。这种装置的目的是支撑板材，以使它在干燥机I中的干燥过程中不产生扭曲或落下。

板材的支撑也可以借助于例如带孔板之类的其他装置，所以本发明的基本特征只是板材以适当的方式得到支撑，以使蒸汽能够从板材的表面逸出。在另一实施例中，使板材在平坦的支撑表面上自由进入干燥机I，而不进行固定。

参见图7，干燥机是垂直设置的，上面装有许多块分别受到支撑和固定的板材，这些板材向上移动通过干燥机，再绕过顶部的链辊62，从另一侧向下运动，直到支架67打开，板材可以被取出，并通过出口64传送出去。虽然图7只表示了有限的板材，但应该理解为实际上该实施例可以包含大量的支撑和保持架，因而干燥机I可以装有多达100块板材，它们彼此的间隔为几厘米，例如10—30mm。干燥机I的温度可以调节到高达220℃。板材在干燥机I中的时间可以通过调节链传送器61的速度来调节。

参照图9更详细地描述压制机II。Sennerskov型压制机II主要包括一个框架53，它支撑着底部压制平板54，并通过致动器56a支撑着顶板55。压制机II设计成使压制平板能够彼此相向移动，同时保持高度平行，并且压力可以控制。压制机II以适当的方式设计成能使压制平板加热到可控的温度，该温度可以调节到高达230℃。

压制机II通常设计成能压制尺寸为1.3×2.6m的板材，此时的压强为60kp/cm²，相应的总压力为2000吨。在另一实施例中，压制机II设计成能压制彼此相邻放置的两块尺寸为1.3×2.6m的板材。在此情况下，压制机II提供的压力为4,000吨，加在板材上的压力为60kp/cm²。

压制机II在外形上与压制机I相同，它们的不同是压制机II具有平滑的压制平板。因此，水不能从被压制的板中逸出，除了可以沿着水平方向沿着板材逸出的水之外。由于压制机II在压制表面上没有支撑网，因此，受到压制的板材具有足够的粘合强度是很重要的，以使它们不致被压制期间在板材内部产生的液压所破坏。

虽然压制机II的第一实施例中的压制平板是平滑的，但根据另一实施例的压制机II的压制面却具有略微上升的边缘(图中未表示)，其目的是使板材在压制期间保持为整体。这种压制平板的边缘相对于被制造的板材设计成使边缘在板材上挤压出来的线处于在随后的切割加工中将要被切去的区域中。在其他的实施例中，压制机II设计成使压制表面具有凸纹部分或其他非平坦的形状，从而能够制造相应形状的板材。

参照图10对干燥机II和冷却通道进行更为详细的描述。干燥机II11主要包括隔热外壳70以及在入口73和出口74处绕在带辊72上的纵向传送带71。干燥机II设计成温度能够在高达220℃的范围内进行调节。在干燥机II中的停留时间能够通过调节传送带71的速度来调节。

板材在干燥机II中停留之后，在短传送带5上通过出口74进入冷却通道，冷却通道包括覆盖外壳80和传送带81，传送带81分别在入口83和出口84处绕在带辊82上。在冷却通道12中吹入环境温度的空气，以便在进一步处理之前对板材进行冷却。

虽然干燥机I和干燥机II在最佳实施例中分别是以垂直结构和水平结构的形式实现的，但应该指出，其他的实施方式也是可以的。例如，两台干燥机可以都是垂直的或都是水平的，或者以其他专门的方式设置，只要这种方式能够满足相同的功能要求并能够被用来实施本发明。

在干燥阶段I中可以采用另一种非常适当的天然干燥方法来代替强制干燥。此时，板材从压制机I7被送到露天中堆放(图中未表示)，但最好是在顶蓬下，以适当的方式存放适当的时间，使它在露天中通风，然后，再从露天堆栈送到压制机II10，进行进一步加工。从具体的试验发现，在露天中干燥5—7天之后可以获得所希望的干燥程度，且由此显著减小了能量消耗，因为相当大量的水在干燥阶段I就被除去了。如上面所述，板材能够相当容易地释放出存在于纤维之间和纤维腔中的自由水份，而吸附在细胞壁上的水份却很不容易释放。因此，吸附的水几乎不能用自然干燥法除掉，或者至少是释放非常缓慢，这意味着板材倾向于正好稳定在这种所希望的湿度上。因此，如果板材放置足够的时间的话，自然干燥很容易获得所希望的干燥程度。这当然需要较大的存储设施才能允许5—7天的干燥时间，但另一方面，建造这种存储设施是相当便宜的。

参照图11对锤式粉碎机进行详细描述。锤式粉碎机35用来在所谓的干式加工中破碎固体原料，它包括通过它来供料材料的供应漏斗36，材料从供料漏斗送到外壳37中的分隔仓中，然后，经过机械加工之后，通过筛38送出。用于机械加工的装置主要包括马达驱动轴39，它带有用轮毂板上板40制成的转子，在轮毂板上装有若干轴线平行的撞击轴42，各撞击轴上均带有若干能单独转动的锤或撞块41。驱动轴39以大约2900转/分钟的速度转动，从而使撞块能借助离心力而沿着径向向外伸出，当半径为260mm，速度为2900转/分钟时，撞块的端部以大约80m/秒的线速度运动。

参照图1对所谓湿式加工法进行整体的详细描述。图1示意地显示了从原料至加工好的板材的最重要的加工阶段，其中为了清晰而在图1中省略了一些具体细节。

图1显示了排水装置25、过滤带压制机的供料漏斗116、过滤带压制机3、切割装置4、压制机I7、干燥机I8、压制机II10、干燥机II11、以及冷却通道12。

在图1所示的所谓湿式加工法中处理的原料，是固体含量的重量大约为1—5％，特别是2％左右的水溶性悬浮液。原料是在未显示的对可回收的高质量废纸进行处理时的剩余物。在这种处理中，接收高质量的纸(例如切碎的办公纸等等)，这些纸主要含有带填充物的纤维纸浆，而这些填充物是为了例如使纸变白和保证更好的印刷质量而混合进去的。由于它是废纸的产物，所以通常含有油墨。主要物质包括纤维素和半纤维素纤维，而填充物主要包知滑石、泥土和高岭土。废纸用水、加热、化学品进行处理，并经过机械处理，结果制成了一种液态的纸或纸浆物质，然后把它送到漂洗装置，在那里清洗掉油墨。

把清洗过的纸浆过滤，收回所有适合于再生产高质量纸的所有纤维。一般识为，这些过滤系统能够提取出长度大约在1mm以上的所有纤维。分析用于生产本发明的板材的原料的纤维长度后发现，按照重量计算，大约75％的纤维具有0—1mm的长度，而92％的纤维的长度在0—2mm之间。虽然借助本发明可以用上述原料在不用额外添加剂的情况下获得具有良好强度的板材，但当然也可以加入其他物质以获得具体的特性。这种物质可以是更长的纤维、其他种类的纤维、粘合剂等等。

在制造过程或处理废水的过程中可以加入絮凝剂，以使固体成分能够得到更好的沉淀或过滤。这些絮凝剂例如可以是阳离子溶液或聚丙烯酰胺。造纸过程残余下来的悬浮液是图1加工过程中使用的原料。原料中的固体成分包括高达大约一半是上述短纤维素纤维，而另一半是滑石、高岭土和泥土以及其他主要以胶体的形式存在的成分。

这种稀薄悬浮液在排水装置25中排出水分，并送到过滤带压制机中进一步排出材料中的水。在过滤带压制机中制成含水量大约35—60％，特别是40—50％的粘合垫。

在过滤带压制机之后，连续的粘合垫被切割成其尺寸可以在设备中进行具体处理的板材，最好是1.3×2.6m，相当于4×8英尺。这种板材单个或成对地送到压制机I中，在大约35—50kp/cm²的压强下进行挤压，这种压强维持1～2分钟。板材中的水因此而减少到大约38—41％。

板材从压制机I单独或成对地送到干燥机I中，在200°C下干燥大约1小时。经过燥机I之后，板材含有大约20％的水。

在干燥机I中干燥之后，板材被送到压制机II中，在35—50kp/cm²的压强下进一步压制，这种压强大约保持1分钟。此时，板材中的水含量减少到大约16％。

板材在压制机II中压制之后，送到干燥机II中，在大约200—220℃的温度下干燥大约30—50分钟，最好是40分钟左右。经过这次干燥，板材中的含水量减少到大约3％，并为板材的最后加工，例如切割成所需的尺寸和表面抛光，作好了准备。

根据一个具体的最佳实施例，干燥机II设计成在不破坏半纤维素的情况下对板材进行干燥，而在干燥机II之后有一个专门的硬化干燥机(未图中表示)，其中板材被暴露在高温下以破坏半纤维素。该硬化干燥机可以包括能够被加热到高温的平板，例如加热到200—350℃，最好是300℃左右，以使板材在这两块加热平板之间进行压制，时间例如可以是分钟。

完工的板材具有大约4.8—6N/mm²的弯曲强度和大约1.1g/cm³的密度。如果将根据本发明的板材与颗粒板材相比，可以看到新的板材强度较小，但它的优点在于不包含溶剂和粘合剂，它是不易燃烧的，在燃烧时不释放有害或有毒气体，它不特别容易吸收水份，并且当暴露于湿汽中时，尺寸是稳定的。同时，根据本发明的板材解决了废物的处理问题。与石膏板相比，根据本发明的板材的特征在于它具有强度、水份吸收、膨胀、可用钉子固定和铆钉固定、尺寸稳定性、以及机械可加工性方面的优点。

参照图2对所谓的干式加工进行更详细的描述。图2象图1一样只显示了设备的主要部件，而没有描述某些具体的细节，以使该图更清楚些。

图2中表示了锤式粉碎机35、供料漏斗116、过滤带压制机3、切割装置4、压制机I7、干燥机I8、压制机II10、干燥机II11、以及冷却通道12。作为根据本发明的所谓干式加工中所采用的原料，与所谓的湿式加工中的原料相同，但它要通过专门去除水份的工序。这种专门去除水份的工序主要包括与排水装置25相同的排水装置，以及与过滤带压制机3略微不同的过滤带压制机，即，它具有这样的结构，其中上、下过滤带在辊子之间以高压彼此压紧，同时过滤带沿着之字形路径通过过滤带压制机。这样，经过了高强度的机械加工，把材料的含水量减少到50％左右，从而提供了一种松散粘合的不规则碎片状原始材料。这种具有50％含水量的碎片材料在干式加工中被送到锤式粉碎机，锤式粉碎机将材料粉碎，于是通过供料漏斗116的材料被散布在过滤带压制机3的输送器上进行进一步加工。从供料漏斗116和过滤带压制机3开始，以后所有处理阶段完全与图1的相应阶段准确对应，因此请参见对图1的说明。

虽然在最佳实施例中用锤式粉碎机来破碎碎片材料，但在其他的实施例中，可以用其他的设置来破碎材料，例如磨碎设备、研磨辊、切碎机、粉碎机和其他装置。

例1

具有2％的固形物质含量的原料按照图1的加工过程进行处理。材料散布在过滤带压制机上，厚度为70mm，并在过滤带压制机中在高达25kp/cm²的压强下进行挤压，制成20mm厚，含水量大约为50％的纤维垫。纤维垫被切割成单块的板材，并在压制机I中在35kp/cm²的压强下压制1.5分钟，使水份的含量减少到大约40％，厚度减小到15mm。在此之后，板材在干燥机I中在200℃下干燥1小时，使厚度减小到14mm，含水量减少到20％左右。然后，板材在压制机II中在35kp/cm²下压制1分钟，达到12mm的厚度和大约18％的含水量，并在干燥机II中在220℃下干燥40分钟。

所制成的板材具有1.7％的含水量、6.1N/mm²的弯曲强度、以及1.13g/cm³的密度。

例2

含水量为50％的原料根据图2的过程进行加工处理，材料在锤式粉碎机中粉碎，在过滤带压制机中散布成大约40mm厚的一层，并在25kp/cm²的压强下挤压。此时，纤维垫的厚度大约为20mm，含水量大约为41％。切割之后，板材在压制机I中以50kp/cm²的压强挤压2分钟，使厚度变为15mm，含水量大约为35％。板材在干燥机I中在200℃下干燥1小时，达到大约20％的含水量和14mm的厚度，并在压制机II中在50kp/cm²下挤压1分钟，达到12mm的厚度和18％的含水量。随后板材在干燥机II中在220℃下干燥40分钟。

制成的板材具有2.5％的含水量、4.8N/mm²的弯曲强度、以及1.08g/cm³的密度。

虽然顺序地描述了设备和方法，但这并不排除其单独的部分可用于其他方面并具有专利性。上述描述只是作为说明性的例子，而不是对本发明的限制，因为在所附的权利要求书的范围内能对本发明作出各种变化和改型。

Claims (9)

1.一种在原料的基础上制造模压成形体的方法，这种原料是在对用纸制成的纸浆重新模压成形，并从纸浆中提取纤维重新制造纸张之后留下的材料，这种原料主要包含水、包括纤维素纤维在内的短纤维、以及细小的矿物质颗粒，其特征在于该方法包括以下步骤：

通过在第一压制阶段中在过滤带之间对原料进行压制，排出原料中的水，制成粘合物体；

在第一干燥阶段中进行干燥，直到几乎所有的自由水都从上述物体中排出，而其中纤维素纤维的纤维壁中的水基本上被保留；

在第二压制阶段中，在不对部分干燥的物体作进一步加热的情况下进行短暂的压制；以及

在第二干燥阶段中对物体进行加热处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一干燥阶段中，使板材物体的含水量在此干燥阶段之后，等于模压成形体中的纤维素纤维部分的干燥重量的20—35％，特别是25—30％，最好是28％左右，第一干燥阶段主要包括在大约160—240℃，特别是在200—220℃范围的温度下对板材物体的通风加热。

3.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，第二干燥阶段使得板材物体的干燥过程足够的长，使它的含水量按照模压成形体的干燥重量的比被减少到大约4％之后，再在160—240℃下，特别是在200—220℃范围的温度下再加热10—20分钟，从而使纤维中的半纤维素分子成分被破坏，第二干燥阶段也可以包括在160—240℃，特别是200—220℃范围内的温度下对板材的通风加热，这种加热处理也可以在第二干燥阶段之后的专门硬化阶段中进行，此时，板材通过与被加热到大约200—350℃，特别是300℃左右的表面接触而加热。

4.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，第一压制阶段不供应热量，第一干燥阶段是在较高的温度下进行的，而第二压制阶段是在压制平板之间进行的，此压制平板加热到160—240℃，特别是200—220℃范围内。

5.一种模压成形体，其特征在于，它是按照前述任何一项权利要求的方法制成的。

6.实施权利要求1—5中的方法的设备，其特征在于，该设备包括：

用于在过滤带表面之间压制材料的第一压制装置；

用于干燥材料的第一干燥装置；

用于压制材料的第二压制装置，以及

用于对材料进行加热处理的第二干燥装置。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，第一干燥装置主要包括用于固定所制成的平板体的平稳固定装置，该固定装置设计成能允许水从平板体中蒸发掉。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，它包括在原料被送到第一压制装置之前用于对原料进行排水的过滤装置，该过滤装置主要是以过滤带压制机的形式存在的，该过滤带压制机设计成能使自由地处于下过滤带的基本水平的部分上的材料进行第一次排水，并且材料在上、下过滤带之间受到逐渐增大的压力的挤压，并同时通过过滤带压制机向前运动，该过滤带压制机主要设计成能使材料段在压制期间在上、下过滤带之间受到一定的挤压而不弯曲。

9.根据前述权利要求中任何一项所述的设备，其特征在于，它包括硬化干燥机机，该干燥机具有用来与板材的侧面接触的平板，这些平板设计成能够以可控的方式进行加热。

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