DE10153193A1

DE10153193A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen mit Bindemitteln nach einer Strangpresse

Info

Publication number: DE10153193A1
Application number: DE10153193A
Authority: DE
Inventors: Karl Schedlbauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen, die in einer Strangpresse gebildet werden und nach dem Verlassen der Pressdüse in einen Reaktor gelangen, wobei in diesem, durch das Einbringen von H¶2¶O in Form von heißem Wasser, unter Druck stehendem Heißwasser und/oder Dampf der überwiegende Teil der Wärme zur Strangerwärmung auf eine günstige Abbinde- bzw. Geliertemperatur des Bindemittels eingebracht werden, das H¶2¶O im Strang kondensiert und in einem dem Reaktor abfolgendem teilstarren Abbindekanalteil und einem nachgenordnetem Abbindekanalabschnitt mit beweglichen Wänden der Strang entweder derart erwärmt wird, dass das sich in ihm befindliche H¶2¶O erneut verdampft, oder dass die Verdampfungstemperatur des sich im Strang befindlichen H¶2¶O durch das Anlegen eines Teilvakuums im und um den Strang ab dem Reaktor soweit abgesenkt wird, dass das H¶2¶O erneut verdampft und aus dem Strang weitestgehend austritt.

Description

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen, z. B. Holzkleinteilen, die in einer kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Strangpresse erzeugt wurden.
Mit PCT/EP/99/01988 wurde ein Verfahren vorgestellt, bei dem die Aushärtegeschwindigkeit und damit die Leistungsfähigkeit gegenüber vorbekannten Aushärtekanälen erheblich gesteigert wurde. Als hauptsächliches Heizmedium wird Wasserdampf oder Heißwasser verwendet, welches das Bindemittel - meist Kaurit oder Kauraminleim - und die Kleinteile, z. B. Holzspäne innert Sekunden auf Abbindetemperatur bringen. In der Praxis lässt sich die Temperatur im Strang von der Eingangstemperatur der Kleinteile in der Presse bis auf die geeignete Geliertemperatur in weniger als 2 Sekunden erhöhen.
Gemäß dieser Lehre ist es erforderlich, nach einem starren Heizkanal zunächst einige konventionelle, bewegliche Heizkanäle anzuordnen. Deren Aufgabe ist es, eine abgebundene Randzone im Strang zu erzeugen, da der innere, unabgebundene Strangbereich durch das Einbringen von Dampf bzw. heißem Wasser erweicht und plastisch wird. Die Länge des Heizkanaltrummes zu Erzeugung der ausgehärteten Randzone beträgt die mindestens etwa die Dicke der gewünschten Randzone x der Eindringgeschwindigkeit der Wärme in den Strang x der Vorschubgeschwindigkeit der Strangpresse zuzüglich der Gelierzeit des Bindemittels x der Vorschubgeschwindigkeit der Strangpresse.

Zum Beispiel

Die Dicke der abgebundenen Randzone soll 5 mm betragen. Die Eindringgeschwindigkeit beläuft sich auf 8 sek/mm, die Vorschubgeschwindigkeit der Presse ist 150 mm/min und die Gelierzeit des Bindemittels 80 sec. Die notwendige Verweilzeit des Stranges beträgt damit 120 sec und die Länge des Heizkanalabschnittes 18 Meter. Erst nach diesem Kanalabschnitt ist gemäß dieser Lehre die Dampfstation angeordnet, in der der Strang vollständig auf eine günstige Geliertemperatur gebracht wird. Der Strang muss in jedem Fall auf eine Temperatur gebracht werden, in der beim zugehörigen Druck, der kondensierte Wasserdampf erneut verdampft und aus dem Strang abgesaugt werden kann, bzw. austritt. Hierzu siehr diese Lehre eine Absaug- bzw. Entgasungsstation vor. Abfolgend sieht diese Lehre einen Abbindekanal vor in dem das Bindemittel aushärtet (geliert). Die Länge dieses Kanalabschnittes soll mindestens dem Produkt der Gelierzeit x der Vorschubgeschwindigkeit der Presse entsprechen. Bei der vorbeschriebenen Vorrichtung wären dies 80 sec Gelierzeit × 150 mm/sec Vorschubgeschwindigkeit = 12 Meter. Der Gesamtaushärtekanal einer derartigen Vorrichtung setzt sich aus dem ersten, starren Heizkanaltrumm, auch Vorheizgang genannt, gegebenenfalls einem Reaktor zur Erzeugung einer höher verdichteten Randzone gemäß EP 0 376 175, dem beweglichen Abschnitt zur Erzeugung der abgebundenen Randzone, der Dampf-, der Entgasungsstation und Abbindeabschnitt zusammen. Seine Gesamtlänge kann bei den beschriebenen Parametern etwa 35 Meter betragen. Daraus ergibt sich eine Länge der gesamten Strangpressanlage inklusive Ablängsäge von über 50 Meter. Nachteilig ist besonders, dass die Herstellkosten des Heizkanales sowie der Dampf- und der Entgasungsstation mehr als die Hälfte der Kosten der Strangpressanlage betragen.
Mit den beiden Schutzrechtsanmeldungen PCT/EP00/06872 vom 19.06.2000 und PCT/EP00/04852 vom 27.05.2000 soll der Strang ebenfalls nach der Erzeugung einer abgebundenen Randzone mittels Dampf, hier wird von Sattdampf gesprochen, auf Abbindetemperatur gebracht werden. Mit diesen Vorrichtungen, auch wenn sie wie vorgeschlagen, kombiniert werden, lassen sich keine brauchbaren Produkte erzeugen. Es wird hier nicht untersucht, inwieweit beide Anmeldungen schutzfähig sind und ihnen PCT/EP99/01988 neuheitsschädlich entgegensteht. Zu erklären ist lediglich weshalb mit ihnen keine verwendungsfähigen Stränge hergestellt werden können.
Ein "Nachpressen" des Strangprofils ist technisch nicht durchführbar. Einerseits ist es von der Geometrie her unmöglich, ein Strangprofil durch seitliche Nachpressbacken nachzuverdichten, also zu verkleinern und trotzdem die Form beizubehalten. Dies wäre nur durch die Verwendung einer sich in Pressrichtung verjüngenden Matrize möglich, welche jedoch derartige Reibkräfte gegen die Pressrichtung verursachen würde, dass der Strang vor der Matrize auseinanderbrechen würde. Andererseits werden bei pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen Kaurit- oder Kauraminleime, also duroplastische Bindemittel verwendet. Mit dem Nachverdichten, oder Verformen der bereits abgebundenen Randzone würde die Verleimung dieser Randzone zerstört und der Strang unbrauchbar. Tatsächlich sollen die "Nachpressbacken" lediglich verhindern, dass Dampf zwischen den Pressbacken austritt und nicht in den Strang gelangt. Durch diese "Umtitulierung" sollen augenscheinlich die Ansprüche 22 ff der Schutzrechtsanmeldung PCT/EP99/01988 "umfunktioniert" werden. Weiter entspricht das "Lüften der Pressstation, wie auf Seite 4 Zeile 15 ff beschrieben, der Steuerung der Verdichtung des abgelaufenen Schutzrechtes DE 25 35 989 vom gleichen Anmelder. Allerdings verkennt die Lehre, dass es nicht genügt, ein kurzes Stück am Ende des Stranges bei dessen Bewegung durch die Presse abzubremsen. Dies führt unweigerlich zu einer ungleichmäßigen Längsdruckbelastung des noch nicht vollständig abgebundenen Strangteiles und zu dessen Zerstörung.
Bei diesen Anmeldungen ist weiter vorgesehen, dass der Dampf zur Erwärmung des Stranges in diesem kondensiert und seine Kondensationswärme an den Strang abgibt. Um den Strang auf eine günstige Abbinde- bzw. Geliertemperatur zu bringen sind etwa 100 bis 200 Gramm Dampf je kg Stranggewicht erforderlich. Dieser Dampf verbleibt als Wasser im Strang. Damit ist der Strang zu schwer und muss herabgetrocknet werden. Werden aus dem feuchten Strang zum Beispiel Palettenklötze gesägt, verändern diese beim Trocknen ihre Form derart, dass sie nicht mehr verwendungsfähig sind.
Die "Bremsstation" genannte Vorrichtung am Ende des Heizkanals ist ebenfalls lediglich eine Umschreibung des in PCT/EP99/01988 genannten Abbindekanals und damit vorbekannt.
Beide Anmeldungen sind also nicht geeignet, zur Lösung der Aufgaben der Erfindung beizutragen.
Der Erfindung sind hingegen angesichts der genannten Probleme die Aufgaben gestellt die nachteilige Länge des Heizkanals zu verkürzen und den, zur Aushärtung des Stranges notwendigen Energiebedarf möglichst zu verringern.
Die Aufgaben der Erfindung wurden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
Mit EP 0 376 175 wird eine höher Verdichtung der Randzone und eine glättere Oberfläche des Stranges durch das Einbringen von Wasser oder Wasserdampf in die Strangaußenschicht gelehrt. Weiter kann mir dieser Lehre die Reibung des Stranges verringert werden. In der Praxis wurde bei der Herstellung von Palettenklötzen dieses Ziel im wesentlichen erreicht, wenngleich die in Fig. 1; Ziffer 13 dieser Anmeldung gezeigten, umlaufenden Rillen gelegentlich zu Verstopfungen neigten. Aus diesem Grund wurde der Reaktor zu einem Scheibenreaktor, wie in DE 198 38 187 Ansprüche 35 ff beschriebenen, weiterentwickelt. Bei diesen Scheibenreaktoren konnten keinerlei Verstopfungen durch in die Spalte eindringendes Gemenge festgestellt werden.
In einer besonders einfachen und vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung versieht die Erfindung den Reaktor mit einer Heizung in einer stärkeren als den vorbekannten Heizungen und kann damit auf einen Dampfkessel zur Erzeugung von Heißwasser oder Dampf verzichten. Sie pumpt Wasser über ein vorgeschaltetes Rückschlagventil in den Reaktor, in welchem es sich erhitzt und gegebenenfalls in einen höheren Aggregatszustand übergeht. Durch entsprechendes Öffnen kann das H₂O auch intermittierend in den Strang eingebracht werden. Bei einer Strangpresse für Möbelprofile, welche ein besonders glattes und gleichmäßiges Profil herzustellen hatte, wurde der Scheibenreaktor in einem Abstand von etwa 50 bis 150 von der vorderen Stellung des Pressstempels angeordnet. Bei einer höheren Strangvorschubgeschwindigkeit und einer stärkeren Dampfzugabe wurde, wie befürchtet, der Strang zu stark erweicht. Dadurch ergab sich eine höhere Strangdichte. Um diesen Übel abzuhelfen wurde ein, dem Scheibenreaktor abfolgendes, starres Heizkanalstück in einer Länge von etwa 300 mm angebracht.
Überraschenderweise konnte nunmehr festgestellt werden, dass sich die Durchheizzeit durch die Bedampfung des Stranges von etwa 10 sec/mm auf etwa 7 mm/sec verringerte, bzw. die Presse mit höherer Geschwindigkeit gefahren werden konnte. Bei einer geringen Strangdichte konnten ebenfalls überraschenderweise keine Aufbauchungen zwischen dem starren und den beweglichen Heizanaltrümmern festgestellt werden.
Aufgabengemäß entwickelt die Erfindung diesen Vorrichtungsaulbau derart weiter, dass die Erwärmung des Stranges auf eine geeignete Geliertemperatur für das Bindemittel, im wesentlichen durch den genannten Scheibenreaktor erfolgt, und die Bildung einer abgebundenen Randschicht vor der in PCT/EP99/01988 beschriebenen Dampfstation bzw. dem zweiten Reaktor nicht mehr erforderlich ist.
Der durch den Dampf oder besonders vorteilhaft durch unter Überdruck stehendem Heißwasser von 105 bis 200°C schlagartig erwärmte Strang ist, da die abgebundene Randschicht fehlt, quasi plastisch und drängt gegen die Wände des Aushärtekanals. Die Randzone trocknet aber an den Aushärtekanalwänden sofort wieder ab, da deren Temperatur etwa 150 bis cä 210°C beträgt, und gewinnt die Festigkeit trockener Kleinteile (Späne). Einerseits kann aber der starre Teil des Heizkanals nicht in der erforderlichen Länge gefertigt werden, um eine entsprechend dicke, trockene Randzone zu erzeugen, da die Reibung zu groß würde, andererseits kann der bewegliche Aushärtekanalabschnitt das Quellen des Stranges quer zur Pressrichtung nicht ausreichend verhindern. Die Erfindung bildet deshalb den ersten, dem Reaktor abfolgenden Aushärtekanalabschnitt halbstarr aus.
Wird beispielsweise ein runder Strang für Palettenklötze gefertigt kann das erste, halbstarre Aushärtekanalstück aus einem Rohr in einer Länge von weniger als 2 bis etwa 6 Meter Länge gefertigt werden. Das Heizrohr wird erfindungsgemäß pressenabgewandt mindestens einmal, vorzugsweise jedoch 3 bis 4 × geschlitzt. Als eine vorteilhafte Länge des pressenseitigen, ungeschlitzten Trummes kann der 3 bis 15 fache Strangdurchmesser genannt werden. Es hat sich bewährt, wenn sich das ungeschlitzte Trumm des Heizrohres in Pressrichtung entweder stufenförmig oder konisch um 0,2 bis 1,5 mm im Durchmesser erweitert, um die Reibung herabzusetzen. Wird ein mitlaufender Dorn verwendet, kann normalerweise auf diese Erweiterung verzichtet werden.
Die geschlitzten Trümmer des Heizrohres werden in bekannter Weise durch Federn oder Kraftgeber gegeneinandergedrückt. Hierbei kann zur Steuerung der Verdichtung, wenn kein mitlaufender Dorn verwendet wird, die Anpresskraft der Kraftgeber mitverwendet werden, allerdings in einer vorteilhafteren Weise als bei DE 25 35 989.
Die Erfindung lehrt, die Wände des beweglichen Teils des Aushärtekanals nach dem ersten, teilstarren Teil mit einer zwar einstellbaren aber während des Presstaktes nicht veränderlichen Kraft zusammenzupressen. Diese Kraft dient ebenfalls zur Steuerung der Verdichtung des Stranges und wird derart groß gewählt, dass die Wärme weitgehend spaltfrei übertragen werden kann und der Strang die gewünschte Dichte erhält.
Die Kraft der Kraftgeber, z. B. Hydraulikzylinder im halbstarren ersten Heizkanalteil wird im Gegensatz zu DE 25 35 989 nicht während des Pressstempelhubes herabgesetzt, sondern bereits bevor der Pressstempelhub beginnt, und zwar auf ein Maß, das geringer ist, als die Gleitreibung des Stranges gegen die Wände dieses Heizkanalteiles vor der Kraftverringerung, mit der der Strang im Heizrohr eingespannt war.
Bei pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen ist die Haftreibung erheblich größer als die Gleitreibung. Wird erfindungsgemäß, bevor sich der Pressstempel in Bewegung setzt, der Strang im Heizrohr entspannt geht, kann er sich etwas in Längsrichtung bewegen und geht quasi in Gleitreibung über. Der Strang lässt sich deshalb mit einer wesentlich gleichmäßigeren Kraft als bei DE 25 35 989 durch den Heizkanal transportieren und entsprechend genauer wird seine Verdichtung eingehalten.
Wir anstelle des vorbeschriebenen runden Stranges ein Profilstrang, z. B. für Möbelprofile oder z. B. ein achteckiger für Palettenklötze hergestellt, lehrt die Erfindung das erste halbstarre Heizkanalteil aus Platten zu fertigen, die in einer Länge vom ebenfalls 3 bis 15-fachen der Strangdicke starr zusammengefügt oder geschraubt sind und im abfolgenden Trumm lediglich teilweise verschraubt sind. Die Platten können sich beginnend vom festverschraubten Trumm, radial bewegen und werden ebenfalls durch die vorbeschriebenen Kraftgeber zusammengedrückt.
Der Scheibenreaktor wird gegenüber der Darstellung in Fig. 12 von DE 198 38 187 länger ausgeführt und zwar beträgt der Abstand zwischen dem ersten und dem letzen Dampfschlitz mindestens das Zweifache eines Ausstoßhubes, vorzugsweise jedoch das 2, 2 bis 3,5-fache. Der Abstand des ersten Dampfschlitzes zur vorderen Stellung des Pressstempels bzw. zum vorderen Ende des Verdichtungselementes bei kontinuierlichen Pressen gemäß PCT/EP99/01982 wird in einer derartigen Länge gewählt, dass keine oder nur eine geringe, bei kontinuierlichen Pressen durchaus gewünschte Menge an Dampf aus dem Strang in Richtung Pressraum austritt.
Der gesamte Aushärtekanal setzt sich wie folgt zusammen:
Nach der Strangpresse folgt der Scheibenreaktor, oder gegebenenfalls eine andere Ausführung eines Reaktors, abfolgend das erste halbstarre Aushärtekanalteil und den folgenden, in vorbekannter Weise gefertigten beweglichen Abbindekanalteilen. Die Länge der beweglichen Abbindekanalteile berechnet sich aus der Gelierzeit des Bindemittel x der Vorschubgeschwindigkeit der Strangpresse. Bei den Werten der Eingangs beschriebenen Vorrichtung mit einem Vorschub von 150 mm/sek und einer Gelierzeit von 80 sec ergibt sich eine Abbindekanallänge von 0,15 m/sec × 80 sec = 12 Meter. Die Gesamtlänge des Heizkanals beträgt also weniger als die Hälfte eines Heizkanals gemäß PCT/EP99/01988. Die Erfindung schlägt allerdings eine etwas größere Länge als Sicherheit vor, um ein Aufbauchen der abgelängten Strangteile nach der Säge zu verhindern.
Als Vergleich sei die erforderliche Aushärtekanallänge gemäß der Lehre von DE 25 35 98 genannt. Die Durchheizzeit beträgt ohne Dom etwa 8 sec/mm. Bei einem Palettenklotzprofil von 145 × 145 mm sind 145 mm durchzuwärmen. Die Aufheizzeit beträgt also 1160 sec zuzüglich der Gelierzeit von 80 sec. Dies ergibt sich eine Heizzeit von 1240 sec. Bei einem Vorschub der Presse von 0,15 m/sec wäre eine Heizkanallänge 186 Metern erforderlich. Der tatsächliche Vorschub der in der Praxis ausgeführten Pressen dieser Lehre beträgt ohne Dom lediglich etwa 0,027 m/sek. Die Leistung dieser Pressen kann nicht wesentlich gesteigert werden, da die Heizkanallänge räumlich auf 33 Meter begrenzt ist.
Aus diesen Angabe wird die Wirtschaftlichkeit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ersichtlich.
Gemäß der Schutrrechtsanmeldung P3-2001 vom gleichen Tag und vom gleichen Verfasser lässt sich die Wirtschaftlichkeit der Erfindung durch die Kombination mit dieser Anmeldung noch weiter vorteilhaft steigern.
Die üblichen Bindemittel lassen sich auf eine günstige Geliertemperatur von etwa 80 bis 100°C einstellen. Damit das Wärmeträgermedium Dampf bzw. Heißwasser nicht als Kondensat im Strang zurückbleibt, muss soviel Dampf oder Heißwasser in den Strang eingebracht werden, dass sich eine höhere Temperatur des Stranges einstellt als die Verdampfungstemperatur beim anliegenden Umgebungsdruck. Also bei Raumdruck auf über 100°C. Dies bedeutet, dass die Kondensationswärme die zunächst dem Wasserdampf, bzw. aus verdampfenden und anschließend kondensierenden Heißwasser entzogen wurde und den Strang auf Geliertemperatur erwärmte, dem Strang zusätrlich zugeführt werden muss, damit das Kondensationswasser erneut verdampft und aus dem Strang austritt und/bzw. abgesaugt werden kann. PS-2001 lehrt hierzu im Abbindeteil des Heizkanals einen Unterdruck anzulegen, derart, das die Verdampfungstemperatur unterhalb der des erwärmten Stranges liegt. Durch dieses Teilvakuum von beispielsweise 0,5 ata verdampft das Kondensationswasser, ohne dass Verdampfungswärme zugeführt werden muss. Näheres, insbesondere zur Abdichtung ist in der Schutzrechtsanmeldung P5-2001 beschreiben.
Für die Absaugung bzw. das Anlegen eines Teilvakuums, schlägt die Erfindung den weiteren Aufbau des Heizkanals und der Absaugung gemäß DE 100 59 443.3 vor.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des Allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, wobei im übrigen bezügliche der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich hingewiesen wird.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Strangpresse
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Strangpresse
Fig. 3 einen Querschnitt durch den starren Teil des ersten teilstarren Aushärtekanalabschnittes auf der Linie I-I gemäß Fig. 1
Fig. 4 einen Querschnitt durch den teilbeweglichen Teil des ersten teilstarren Aushärtekanalabschnittes auf der Linie II-II gemäß Fig. 1
Fig. 5 einen Querschnitt durch den starren Teil des ersten teilstarren Aushärtekanalabschnittes auf der Linie III-III gemäß Fig. 2
Fig. 6 einen Querschnitt durch den teilbeweglichen Teil des ersten teilstarren Aushärtekanalabschnittes auf der Linie VI-VI gemäß Fig. 2
Fig. 7 einen Teilschnitt durch einen Aushärtekanal auf der Linie V - V gemäß Fig. 2
Fig. 8 einen Teilschnitt durch eine Aushärteplatte auf der Linie VI-VI gemäß Fig. 6.
Fig. 1 behandelt einen Längsschnitt durch eine Strangpresse für runde Stränge, aus denen zum Beispiel Palettenklötze gesägt werden. Dargestellt ist eine hochleistungsfähige Kolbenpresse 1, mit einer Befüllung 2 gemäß DE 41 17 659. Mit derartigen Strangpressen lässt sich ein Ausstoß von bis zu mehr als 0,15 m/min realisieren. Der Pressstempel 3 steht in seiner vorderen Endstellung. Die Länge im Maß 4 zwischen der Vorderfläche 5 des Pressstempels 3 und dem ersten Dampfaustrittsschlitz 6 des Scheibenreaktors 7 wird so gewählt, dass kein oder kaum Dampf durch den nicht dargestellten Strang in den Füll- und Pressraum 8 dringt. Die Länge im Maß 9 zwischen dem ersten Dampfaustrittschlitz 6 und dem letzen Dampfeintrittschlitz 10 soll mehr als das zweifache der Strangdicke, vorzugsweise zwischen dem 2, 2 bis 3,5 fachen betragen. Damit kann eine vollkommen gleichmäßige Durchdringung des Stranges und Erwärmung auf eine günstige Geliertemperatur erreicht werden. Palettenklötze werden allgemein in einer V-100-Verleimung mit Kauraminleim gefertigt. Der Leim lässt sich auf eine günstige Geliertemperatur zwischen 80°C und annähernd 100°C einstellen. Die Breite der Dampfaustrittsschlitze wird möglichst gering gewählt. Bewährt hat sich eine Breite zwischen ca. 0,05 bis etwa 0,3 mm, abhängig von der Größe der Kleinteile, damit die Dampfaustrittsschlitze nicht verstopfen. Als Heizmedium verwendet die Erfindung Dampf, vorzugsweise Sattdampf oder überhitzten Dampf, heißes Wasser, oder Heißwasser zwischen ca. 105 und etwa 200°C. Letzteres ist in vielen Spanplattenwerken vorhanden und hat sich auch bei der Erfindung als besonders einfach anwendbar bewährt. Sobald das Heißwasser in den Strang eindringt verdampft es zunächst um anschließend zu kondensieren und je nach zugeführter Dampfmenge bzw. Energie wider zu verdampfen.
Die Erfindung sieht drei Arten der Zuführung der Wärmemenge vor.
In der ersten Art wird derart viel Dampf bez. Heißwasser in den Strang eingebracht, dass nicht nur die günstige Geliertemperatur im Strang erreicht wird, sondern das Wärmeträgermedium weitgehend vollständig bei Umgebungsdruck verdampft. Es kann dann im abfolgenden Heizkanal 11 austreten oder besser abgesaugt werden. Eine Absauganlage 12 ist in DE 100 59 443.3 beschrieben und kann sehr vorteilhaft mit der Erfindung kombiniert werden. In der zweiten Art der Wärmezufuhr wird der Strang im Reaktor 7 lediglich auf eine günstige Geliertemperatur erwärmt, aber nur annähernd bis zur Verdampfungstemperatur des kondensierten Wärmeträgermediums, also beispielsweise auf ca. 80 bis annähernd 100°C. Das zugeführte Wasser oder der kondensierte Dampf verbleiben also im Strang. Erst im abfolgenden Heizkanal ü, bestehend aus dem halbstarren Aushärtekanalkanalteil 13 und dem beweglichen Heizkanalabschnitt 14, wird der Strang derart erwärmt, das Wärmeträgermedium erneut verdampft und abgesaugt werden kann, bzw. aus dem Strang austritt.
In der dritten Art der Wärmezufuhr wird P3-2001 des Verfassers vom gleichen Tag, wie die Erfindung, in diese integriert. Die Absauganlage 12 ist hierbei als vakuumdichte Haube 15 ausgeführt und in der Absauganlage wird ein derartiges Teilvakuum erzeugt, dass die Verdampfungstemperatur des sich im Strang befindlichen, kondensierten Wassers unter der Strangtemperatur liegt. Liegt die Strangtemperatur beispielsweise bei 95°C und wird ein Teilvakuum innerhalb der Absaugvorrichtung 12 von 0,5 ata angelegt, erfolgt ein zügiges Verdampfen des Wasser, da die Verdampfungstemperatur bei etwa 82°C liegt. Da die Erfindung des Stranges eine Beheizung des Abbindekanals vorsieht, kühlt der Strang nicht unter die günstige Geliertemperatur ab.
Die Länge des ersten, teilstarren Abbindekanalteiles 13 kann, je nach Große und Profil des Stranges weniger als 2 bis etwa 6 Meter betragen. Die Gesamtlänge des Aushärtekanals 11 errechnet sich aus der Gelierzeit des Bindemittels x der Vorschubgeschwindigkeit der Presse. Beträgt beispielsweise die Gelierzeit 80 sec und die Vorschubgeschwindigkeit der Presse - gemeint ist hier nicht die Pressstempelgeschwindigkeit - 0,15 m/min ergibt sich eine Heizkanallänge im Maß 16 von 12 Meter. Die Erfindung sieht allerdings eine etwas größere Länge vor, damit sich keine Aufbauchungen des Stranges beim Ablängen nach dem Heizkanal 11 ergeben können.
Werden Stränge mit einer Bohrung durch Kolbenpressen erzeugt, schlägt die Erfindung die Verwendung eines mitlaufenden Domes gemäß EP 0 339 479 vor. Bei Strängen ohne wird die Verdichtung ausschließlich über die äußere Reibung des Stranges gegen die Innenwände der Vorrichtung bestimmt. Vorbekannte Vorrichtungen arbeiten allgemein nach der Lehre von DE 25 35 989, bei der die Kraft, mit der die beweglichen Wände des Heizkanals gegeneinander gedrückt werden, beim Pressstempelhub auf ein definiertes Maß verringert wird.
Im Ausführungsbeispiel erzeugen hingegen die Kraftgeber 17, z. B. Hydraulikzylinder eine während des Presstaktes gleichgroße Kraft, welche im wesentlichen die Strangdichte bestimmt. Dies ist im Gegensatz zu den vorbekannten Vorrichtungen wesentlich besser möglich, da sich durch den aus dem Strang entweichenden Dampf ein reibungsminderndes Dampfpolster zwischen dem, nicht dargestellten Strang 18 und den Innenwänden 19 des Heizkanals ü bildet. Der Unterschied zwischen der Haftreibung des ruhenden Stranges und der Gleitreibung des sich bewegenden Stranges ist also erheblich geringer als bei Heizkanälen, in denen kein Dampf unmittelbar nach der Presse in den Strang eingebracht wird. Um die verbleibenden Unterschiede zwischen Haft- und Gleitreibung weitestgehend zu eliminieren, wird die Kraft der Kraftgeber 20 des ersten, halbstarren Aushärtekanalteiles 13 ca. 0,1 bis etwa 0,8 sec bevor der Strang durch den Pressstempel 3 in Bewegung gesetzt wird, auf eni derart geringeres Maß gebracht, dass sich der Strang etwas in Bewegung setzen kann. Diese Bewegung kann sich dadurch einstellen, da der noch nicht abgebundene Strang im Bereich des ersten halbstarren Abbindekanalteiles wesentlich stärker an den Kanalwänden 21 anliegt als an den abfolgenden Kanalwänden 19 des beweglichen Heizkanals 14. Dadurch wird auch bei hohen Pressstempelgeschwindigkeiten von bis zu 2,5 m/sec, wie sie die Erfindung vorsieht, eine genauere Verdichtungssteuerung erzielt und ein gleichmäßiger verdichteter Strang erzeugt, als dies bei den relativ geringen Pressstempelgeschwindigkeiten von lediglich etwa 0,5 bis 0,7 m/sec bei vorbekannten Strangpressen gemäß DE 29 32 406 möglich ist.
Das erste, teilstarre Aushärtekanalteil 13 ist im Maß 22, in einer Länge vom 3 bis 15 fachen der Strangdicke nicht geschlitzt, im abfolgenden Trumm jedoch mit mindestens einem, vorzugsweise jedoch 3 oder 4 Schlitzen 23 versehen. Dieses Aushärtekanaltrumm kann sich also nach Überwindung der Biegefestigkeit des Kanalprofils und gegen die Kraft der Kraftgeber 20, beginnend vom Schlitzanfang 24 an radial aufweiten. Das Maß der radialen Aufweitung ist allerdings sehr gering und bewegt sich lediglich im Bereich von wenigen hundertstel bis einigen zehntel mm im Querschnitt.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Strangpressvorrichtung, bei der ein eckiges Palettenldotzprofil erzeugt wird. An den Reaktor 25 schließt sich das erste halbstarre Aushärtekanalteil 26 an. In der Länge des Maßes 27, dem etwa 3 bis ca. 15 fachen der Strangdicke, ist das Heizkanalteil starr verschraubt. Der teilbewegliche Abschnitt 28 ist mit dem starren Abschnitt durch Laschen 29 ortsfest verbunden. Wird diese Verbindung gelöst, lassen sich die Wände 30 aufklappen um die Vorrichtung bei Störungen zu entleeren. Der weitere Aufbau des Heizkanals entspricht Fig. 1. Der teilbewegliche Abschnitt 28 öffnet sich in Pressrichtung in der Praxis lediglich um wenige hunderstel bis einige zehntel mm. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die keilförmige Erweiterung in der Zeichnung stark übertrieben dargestellt.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen halbstarren Aushärtekanalabschnitt in Höhe der Linie I-I gemäß Fig. 1. Im Ausführungsbeispiel ist das Aushärtekanalteil aus einem Rohr 31 gefertigt, und wird durch Heißwasser oder Thermoöl über die Bohrungen 32 beheizt. Zwar wird der größte Teil der Energie zur Erwärmung des Stranges durch den Reaktor eingebracht. Trotzdem ist eine, wenn auch gegenüber vorbekannten Vorrichtungen, wesentlich geringere Heizung notwendig, damit der Strang nicht unter die günstige Geliertemperatur beim erneuten Verdampfen des kondensierten Dampfes abkühlt, und damit die Vorrichtung beim Anfahren in Arbeitstemperatur gebracht wird.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen halbstarren Aushärtekanalabschnitt in Höhe der Linie II-II gemäß Fig. 1. Im Ausführungsbeispiel ist das halbstarre Aushärtekanalrohr 33 vierfach durch Schlitze 34 geteilt. Die Breite der Schlitze in Maß 35 wird so gering als fertigungstechnisch möglich gehalten. Die Kraftgeber 36 sind im Rahmen 37 gelagert und drücken die Segmente 38 gegen den nicht dargestellten Strang. Abgedichtet am Rahmen 37 ist das Absaug- bzw. Vakuumgehäuse 39 befestigt. Aus dem Gehäuseinnenraum 40 wird entweder der aus dem Strang austretende Dampf abgesaugt, oder es wird in ihm ein Teilvakuum angelegt welches die Verdampfungstemperatur des kondensierten Dampfes unter die Strangtemperatur absenkt und eine Trocknung des Stranges ermöglicht.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt auf der Linie III-III gemäß Fig. 2 durch den starren Teil des. ersten halbstarren Heizkanalabschnittes. Die Innenkontur 41 entspricht hier einem Palettenklotzprofil beispielsweise von 100 × 145 mm. In diesem Bereich sind die Heizplatten 42, welche die Strangkontur bilden, durch Schrauben 43 starr verschraubt. Zur Reibungsminderung sieht die Erfindung, insbesondere bei Vollprofilen ohne Loch vor, die Kontur 41 in der Länge des starren Abschnittes keilförmig der stufenförmig zu erweitern. Als geeignete Größe der Erweiterung hat sich, abhängig vom Strangquerschnitt ein Maß von ca. 0,3 bis etwa 2 inm bewährt. Der Strang soll jedoch in jedem Fall satt an den Innenwänden 44 anliegen, damit die glatte Oberfläche nicht durch abstehende Kleinteile verschlechtert wird.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen halbstarrerr Aushärtekanalabschnitt auf der Linie IV-IV gemäß Fig. 2. Die Erfindung bildet aus den Konturplatten 45 46, 47, 48 durch Schrauben 49 einen starren Heizwinkel 50. Die seitliche Konturplatte 51 ist mit den Eckleisten 51 und 52, und der oberen Konturplatte 53 verschraubt und wird gegen den starren Heizwinkel 50 durch den Kraftgeber 54 in bereits beschriebener Weise gedrückt. In gleicher Weise wird der teilbewegliche Heizwinkel 55 durch den Kraftgeber 56 ebenfalls gegen den starren Heizwinkel 50 gedrückt. Die Konstruktion wird durch das Absaug- bzw. Vakuumgehäuse 57 umschlossen, aus dessen Innenraum 58 der aus dem Strang austretende Dampf abgesaugt wird.
Fig. 7 zeigt einen Teilschnitt auf der Linie V-V gemäß Fig. 5. In der Figur werden die Entdampfungsrillen 59 behandelt. Sie sind in einem spitzen Winkel im Maß 60 von 30° bis etwa 80° in die Konturplatten eingelassen und erleichtern das Austreten des Dampfes au dem Strang. Die Anzahl, die Größe und der Winkel hängen von der Art der Kleinteile ab und werden derart gewählt, dass sie nicht verstopfen oder sich selbst reinigen.
Fig. 8 zeigt einen Teilschnitt auf der Linie VI-VI gemäß Fig. 6. Aus den unterschiedlichen Profilen 61, 62, 63, G4 wird ersichtlich, dass sich quasi jede Profilform zu Erleichterung der Entdampfung des Stranges eignet, wenn es entweder selbstreinigend oder nicht verstopfend ist.

Claims

1. Verfahren zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen, insbesondere pflanzlichen Kleinteilen mit Bindemitteln die im Füll- und Pressraum einer Strangpresse verdichtet und durch eine profilbestimmende Düse in einen Reaktor transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch den ReaktQr, in Form von heißem Wasser, unter Überdruck stehendem Heißwasser, oder Dampf oder Heißgas der überwiegende Teil der Wärmeenergie in den Strang eingebracht wird, der den Strang entweder auf eine Temperatur bringt, die das Bindemittel zügig abbinden bzw. gelieren lässt, oder den Strang auf eine Temperatur bringt, bei der, unter dem, den Strang nach dem Verlassen des Reaktors umgebenden Druck, das im Strang zunächst kondensierte Heißwasser oder der kondensierte Dampf erneut verdampft und aus dem Strang weitestgehend austritt, wobei nach dem Reaktor ein erster halbstarrer Aushärtekanalabschnitt angeordnet ist, der sich in Pressrichtung beginnend vom Ende seines starren Abschnittes radial gegen eine bestimmte, einstellbare Kraft erweitern kann, und diesem halbstarren Aushärtekanalabschnitt ein beweglicher Aushärtekanalabschnitt folgt, in dem das Bindemittel geliert bzw. aushärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass heißes Wasser in einer Temperatur die zwischen der Temperatur liegt in der das Bindemittel zügig geliert bzw. abbindet und die unter der Verdampfungstemperatur des Wassers beim umgebenden Druck liegt, durch den Reaktor in den Strang eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dampf in Form von Sattdampf oder überhitzten Dampf aus dem Reaktor in den Strang eingebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Heißwasser in einer Temperatur von ca. 105 bis etwa 200°c aus dem Reaktor in den Strang eingebracht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor beheizt ist und dass das ihn durchströmende H₂O in ihm auf einen höheren Druck oder in einen anderen Aggregatszustand gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das H₂O dauernd in den Reaktor eingebracht und aus ihm in den Strang gebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das H₂O intermittierend in den Reaktor eingebracht und aus ihm in den Strang gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im, dem Reaktor abfolgenden, beheizten halb- bzw. teilstarren Aushärtekanalabschnitt die Randzone des Stranges abgetrocknet und bereits während der Gelierzeit des Bindemittels auf eine höhere Festigkeit gebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der halb- bzw. teilstarre Aushärtekanalabschnitt nach einem ersten starren, sich gegebenenfalls keil- oder stufenförmig, reibungsmindernd erweiternden Abschnitt sich vom Ende des starren Abschnitts her in Pressrichtung radial gegen eine einstellbare Kraft erweitern kann.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das H₂O zur Strangerwärmung durch einen Reaktor gemäß EP 0376175 oder einer Weiterentwicklung gemäß DE 29 83 8187 Fig. 12 in den Strang eingebracht wird.

11. Verfahren nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Strang nach dem Reaktor austretenden Gase abgesaugt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang im Bereich ab dem Reaktor, im teilstarren Aushärtekanalabschnitt und im beweglichen Abbindekanalabschnitt auf eine Temperatur gebracht wird, die über der Verdampfungstemperatur des kondensierten H₂O im Strang liegt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des teilstarren Aushärtekanalabschnittes und des abfolgenden Abbindekanalabschnittes um den Strang ein derart großer Unterdruck bzw. ein derartiges Teilvakuum angelegt wird, dass die Verdampfungstemperatur des sich im Strang befindlichen H₂O unter die Strangtemperatur gebracht wird, wodurch das H₂O verdampft und weitestgehend aus dem Strang austritt.

14. Verfahren nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftgeber, die im teilbeweglichen Abschnitt des teilstarren Heizkanalabschnittes wirken, ihre Kraft ca. 41 bis etwa 0,8 sec bevor der Strang durch den Pressstempel in Bewegung gesetzt wird, ihre Kraft soweit verringern, dass der Strang in Gleitreibung übergeht und sich entspannend bewegen kann.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung des Stranges durch die Kraft der Kraftgeber im beweglichen Abbindekanalabschnitt und die verringerte Kraft der Kraftgeber des dem Reaktor abfolgenden teilstarren Abbindekanalabschnittes bestimmt und geregelt wird.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach der formgebenden Pressdüse ein Reaktor gemäß EP 0376175 oder DE 198 38 187 Fig. 12 folgt, in Abfolge ein Aushärtekanalabschnitt mit radial teilbeweglichen Wänden und in weiterer Abfolge ein Aushärtekanalabschnitt mit radial beweglichen Wänden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Aushärtekanal mit einer Absaugung gemäß DE 100 59 443.3 versehen ist, mittels der die austretenden Gase und das verdampfte H₂O abgesaugt wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dass im Absauggehäuse gemäß DE 100 59 443.3 ein Teilvakuum erzeugt wird, derart, dass die sich aus dem Teilvakuum ergebende Verdampfungstemperatur von H₂O unter der Strangtemperatur liegt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge zwischen der ersten und der letzten Dampfaustrittsstelle des Reaktors in Pressrichtung mindestens die doppelte, vorzugsweise jedoch das 2, 2 bis 3, 5 fache Länge des Ausstoßhubes der Presse beträgt.

20. Vorrichtung nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rektor, und die Heizkanalabschnitte mit Heißwasser oder Thermoöl beheizt sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass H₂O in im Reaktor in Sattdampf oder überhitzten Dampf oder in unter Überdruck stehendes Heißwasser erhitzt und aus den Austrittsöffnungen in den Strang transportiert wird.

22. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Reaktor abfolgende Aushärtekanalabschnitt in seinem pressenseitigen Trumm in der Länge vom 3 bis 15 fachen der Strangdicke nicht radial erweiterbar ausgeführt ist und sich vom Ende dieses Trummes an, gegen eine einstellbare Kraft, die sich aus der Biegefestigkeit der Kanalwände und der Kraft von Kraftgebern zusammensetzt, zunehmend radial erweitern kann.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Kraftgeber des Aushärtekanals einstellbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Kraftgeber des dem Reaktor abfolgenden teilbeweglichen Heizkanalabschnittes ca. 0,1 bis etwa 0,8 sec bevor der Pressstempel den Strang in Bewegung setzt, soweit verringert wird, dass sich der Strang etwas bewegen kann und aus der Haftreibung in Gleitreibung gelangt.