DE10153195A1

DE10153195A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen mit Bindemitteln nach einer Strangpresse

Info

Publication number: DE10153195A1
Application number: DE10153195A
Authority: DE
Inventors: Karl Schedlbauer
Original assignee: Karl Schedlbauer
Current assignee: SCHEDLBAUER, KARL, 86570 INCHENHOFEN, DE
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-05-08

Abstract

Die Erfindung behandelt ein Verfahren und Vorrichtungen zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen, insbesondere pflanzlichen Kleinteilen mit Bindemitteln, wobei der Strang in einer Strangrohrpresse gebildet wird und nach dem Durchlaufen eines starren Heizkanaltrummes und/oder eines Reaktors in einen Abbindekanalabschnitt mit beweglichen Wänden gelangt, in dem eine abgebundene Randzone erzeugt wird und die Erwärmung auf die Geliertemperatur des Bindemittels in einer abfolgenden Dampfstation mittels Dampf oder Heißwasser geschieht, wobei dieses im Strang kondensiert und in einem nachfolgenden Abbindekanalabschnitt der Strang und das in ihm enthaltene H¶2¶O entweder auf eine Temperatur erwärmt werden, die das H¶2¶O erneut verdampfen und aus dem Strang weitestgehend austreten lassen, oder durch ein Teilvakuum um diesen Abbindekanalabschnitt die Verdampfungstemperatur unter die Strang- und H¶2¶O-Temperatur abgesenkt wird, wodurch das im Strang enthaltene H¶2¶O erneut verdampft und aus dem Strang austritt und das Bindemittel abbindet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen mit Bindemitteln nach einer Strangpresse.

Durch die Schutzrechtsanmeldung PCT/EP99/01988 vom 23.03.1998 wurde ein Verfahren bekannt, bei dem die Stränge durch die Zugabe von Wasser oder Dampf erheblich schneller ausgehärtet werden als bei den zuvor üblichen Aushärtekanälen mit am Strang anliegenden, beheizten Kanalwänden, wie beispielsweise DE 25 35 989. Mit PCT/EP99/01988 sind Aushärteleistungen von bis zu über 10 m/min Strangproduktionsgeschwindigkeit möglich. Diese Schutzrechtanmeldung lehrt, dass nach dem Verlassen der Strangpresse im allgemeinen ein Reaktor gemäß EP 0 376 175 oder in der Weiterentwicklung gemäß DE 198 38 187 abfolgt, der, durch eine geringe Dampfzugabe die Oberfläche glättet, die Reibung des Stranges vermindert und die Randzone auf eine höhere Verdichtung bringt.

Im Anschluss an diesen, soweit vorhandenen Reaktor kann ein starrer Heizkanal vorgesehen werden und weiter ein beweglicher Heizkanal in einer derartigen Länge, dass in ihm die Randzone des Stranges in etwa 1 bis 5 mm Dicke ausgehärtet wird, bis der Strang in eine Dampfheizungseinrichtung (Dampfstation) gelangt. Er wird in dieser auf eine Temperatur gebracht wird, die höher als die Verdampfungstemperatur des eingebrachten H₂O ist. Im Anschluss sind Entdampfungsvorrichtungen vorgesehen, die die aus dem Strang austretenden Gase absaugen. Im restlichen Strangabschnitt wird der Strang solange zwischen beweglichen, beheizten Kanalwänden geführt, bis das Bindemittel der Kleinteile geliert ist, d. h. abgebunden hat.

Trotz der erzielbaren hohen Leistung sind nach dieser Lehre erzeugte Vorrichtungen bezüglich des Energiebedarfes und der notwendigen Länge noch nicht befriedigend.

Um eine ausreichend dicke, abgebundene Randzone zu erzeugen, muss dieser Teil des Heizkanals bei einer Strangpresse für das Palettenklotzprofil 145 × 145 mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 9 m/min eine Länge von etwa 6 bis ca. 18 m aufweisen.

Im anschließenden Reaktor genügt es nicht, den Strang auf die Abbindetemperatur des Bindemittels, im allgemeinen Kauramin-Leimen, zu bringen. Vielmehr muss sie Strangtemperatur deutlich über 100°C betragen, damit er in der Entgasungszone problemlos entgast, oder anders ausgedrückt, getrocknet werden kann.

Der zweite Reaktor wird normalerweise mit Dampf, vorzugsweise weitgehend trockenem Dampf betrieben. Je höher die erforderliche Strangtemperatur zum problemfreien Entgasen gewählt wird, desto geringer wird die Temperaturdifferenz zwischen dem erwärmten Strang und der Eintrittstemperatur des Heizmediums H₂O und umso mehr Heizmedium muss in den Strang eingebracht und wieder entfernt bzw. verdampft werden.

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 auf Abbindetemperatur gebracht werden. Mit Vorrichtungen dieser Art, auch wenn sie kombiniert werden lassen sich keine brauchbaren Produkte erzeugen. Es wird hier nicht untersucht, inwieweit die beiden Anmeldungen schutzfähig sind, und ihnen die Anmeldung PCT/EP99/01988 neuheitsschädlich entgegensteht.

Zu erklären ist jedoch die technische Undurchführbarkeit des "Nachpressens" durch eine Pressstation genannte Vorrichtung. Einerseits werden bei pflanzlichen Kleinteilen duroplastische Bindemittel, meist Kauraminleime, verwendet. Wird der Strang nachverdichtet, werden die Klebestellen zerstört. Eine Nachverdichtung müsste also während der Gelierzeit des Bindmittels erfolgen, wobei auch hier die Verbindung durch die Störung der Leimruhe verschlechtert wird. Andererseits ist es technisch undurchführbar, dass die Gleichmäßigkeit des Profils trotz des Nachpressens erhalten bleibt. Dies ist nur beim Verdichten durch eine sich in Pressrichtung verkleinernde Matrize möglich, die jedoch aufgrund der Eigenschaften von pflanzlichen Kleinteilen nicht verwendet werden kann.

Tatsächlich sollen die Backen der Dampfstation jedoch nur derart stark am Strang anliegen, dass kein Dampf entweichen kann. Durch die "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. Allerdings verkennt diese Lehre, dass es nicht genügt, einen kurzen Teil des Stranges am Ende des Heizkanals beim Bewegen des Stranges durch die Presse mit einer geringeren Kraft als beim Stillstand abzubremsen. Dies führt zu einer ungleichmäßige Längsdruckbelastung des noch nicht abgebunden Stranges und stört zumindest die erforderliche Leimruhe.

Die "Bremsstation" genannte Vorrichtung am Ende des Heizkanals ist ebenfalls lediglich eine Umschreibung der in PCT/EP99/01988 genannten Aushärtestation und damit vorbekannt. Es wird hier explizite kein Längstmaß der Bremsstation genannt. Es darf angenommen werden, dass die Länge, wie aus PCT/EP99/01988 bekannt, der Gelierzeit x der Vorschubgeschwindigkeit zuzüglich einem Sicherheitsmaß betragen soll.

PCT/EP00/06872 und PCT/EP00/04852 lehren, die Kondensationswärme zur schlagartigen Temperaturerhöhung des Stranges zu nutzen. Ein Entdampfen des Stranges ist explizite nicht vorgesehen. Die erzeugten Stränge enthalten also den zugeführten Sattdampf in Form von Wasser. Einerseits sind sie erheblich zu schwer und müssen sehr kostenintensiv und langwierig entwässert werden. Es werden 0,1 bis 0,2 kg Dampf/kg Späne benötigt. Andererseits befindet sich im Anschluss an den Heizkanals eine Kappsäge. Werden beispielsweise aus dem Strang Palettenklötze abgelängt, verändern diese beim Trocknen ihre Form derart, dass sie nicht mehr gebrauchsfähig sind.

Der Erfindung sind Angesichts der genannten Probleme die Aufgaben gestellt, die Energiezufuhr deutlich zu verringern und die Entgasung, beziehungsweise Trocknung des Stranges zu verbessern und die Länge des Heizkanals zu verringern.

Die Aufgaben der Erfindung wurden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Energiebilanz verbessert werden kann, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem, die Dampfstation erreichenden Strang und dem Wärmeträgermedium - Heißwasser oder Dampf - vergrößert wird. Sie lässt sich weiter verbessern, wenn die Austrittstemperatur des Stranges aus der Dampfstation nur geringfügig über der günstigen Geliertemperatur des Bindmittels liegt, aber unter der Verdampfungstemperatur von H₂O beim im Strang herrschenden Druck.

Als Geliertemperatur wird in der Spanplattentechnik die Temperatur bezeichnet, bei der das Bindemittel schnell, beziehungsweise zügig abbindet. Die Leime werden aus verschiedenen Komponenten gemischt und sind hinsichtlich Geliertemperatur und Gelierzeit einstellbar. Als allgemein günstiger Wert kann eine Geliertemperatur von unter 80°C bis annähernd 100°C und eine Gelierzeit von 40 bis 80 sec. genannt werden.

Während die Strangtemperatur bei herkömmlichen Heizkanälen, wie gemäß DE 25 35 989 nach dem Heizkanalaustritt 120 bis 130°C beträgt, lehrt die Erfindung, den Strang lediglich auf eine Temperatur geringfügig unter der Verdampfungstemperatur zu bringen. Das heißt auf eine Temperatur, geringfügig unter dem Wert, bei dem das Heizmedium beim im System herrschenden Druck verdampft. Als Beispiel: Herrscht im Strang im Bereich der Dampfstation nach der Dampfinjektion ein Druck von 0,9 ata kann die Temperatur ca. 90 bis 99°C betragen.

Bei dieser Einstellung ist die Kondensationswärme des H₂O an den Strang abgegeben worden und der beschleunigte Gelierprozess des Bindemittels läuft ab. Die Erfindung führt den Strang abfolgend durch einen Abbindekanal in der Länge von mindestens dem Produkt aus Gelierzeit x Vorschubgeschwindigkeit. Dieser Abbindekanal ist von einer Absaug- bzw., Vakuumkammer umgeben. Im Abbindekanal kann einerseits das Bindemittel vollständig gelieren, andererseits sieht die Erfindung vor, den, den Strang umgebenden Druck auf ein derart geringes Maß zu verringern, dass das Wärmeträgermedium H₂O erneut verdampft und aus dem Strang bis auf minimale Reste austritt. Es wird von einem Unterdruckerzeuger abgesaugt. Als ein geeigneter Druck bei einer Palettenklotzpresse mit einem Profil von 145 × 145 mm und einer Vorschubgeschwindigkeit von 9 m/min kann etwa 0,5 ata genannt werden. Die sich in der Vakuumkammer einstellende Temperatur von etwa 82°C verlängert die Gelierzeit kaum. Es konnte überraschenderweise sogar beobachtet werden, dass sich die Gelierzeit auch bei einer sich durch eine entsprechende Druckabsenkung ergebende Temperaturabsenkung auf weniger als 65°C kaum verlängert. Aus diesem Grund benützt die Erfindung einen Unterdruck von ca. 0,2 ata bis etwa 0,99 ata.

Die Erfindung sieht im Gegensatz zu PCT/EP00/06872 und PCT/EP00/04852 keinen Vorteil, sondern einen Nachteil darin, den Dampf nur während des Stillstandes des Stranges in diesen einzubringen. Wird während der Bewegung des Stranges kein Wärmeträgermedium zugeführt, liegt der Strang mit voller Reibung an den Backen der Dampfstation an. Zudem muss er zuerst aus der höheren Haftreibung losgerissen werden. Dies erhöht nachteilig an einer, von der Kraftquelle, dem Presszylinder, weit entfernten Stelle die Reibung und kann zu Verformungen des noch nicht vollständig abgebundenen Stranges führen. Die Erfindung lehrt deshalb: entweder den Strang dauernd mit Wärmeträgermedium zu beaufschlagen, oder in der Zeit von ca. 0,1 sec bis etwa 0,8 sec bevor sich der Strang in Bewegung setzt und während zumindest eines Großteils der Bewegung des Stranges durch die Dampfstation. Dadurch bildet sich zwischen dem Strang und den Wänden der Dampfstation ein Dampfpolster, welches die Reibung Vorteilhafterweise ganz entscheidend verringert. Mit der Lösung von PCT/EP00/06872 ist dieser Vorteil selbstverständlich nicht erreichbar.

Durch eine erfindungsgemäße Aufführung der Vorrichtung werden vollkommen bzw. nahezu vollständig trocken Stränge erzeugt. Der Energiebedarf sinkt gegenüber PCT/EP99/01988 um bis zu 40%.

In DE 100 38 187 ist vorgesehen, den Abbindekanal mit einer einzigen Abzugshaube zu ummanteln. Die Erfindung lehrt hingegen, wenn der Abbindekanal wie vorbeschrieben ausgeführt wird, drei gegeneinander dichte Abzugs- bzw. Vakuumhauben zu verwenden. Die erste Abzughaube umschließt den ersten beweglichen Abschnitt des Abbindekanals, in dem die abgebundene Randzone erzeugt wird und gegebenenfalls den Vorheizkanal, oder soweit vorhanden den ersten Reaktor und/oder den ersten halbstarren Heizkanal. In diesem Bereich treten die Gase und der Dampf quasi drucklos aus und können mit einem geringen Unterdruck abgesaugt werden.

Aus der zweiten Absaugkammer um die Dampfstation muss gegebenenfalls mehr H₂O und Gas abgesaugt werden, weshalb eine eigene Absaugkammer mit entsprechend leistungsfähigem Gebläse sinnvoll erscheint. Allerdings können, wenn die entsprechenden Verhältnisse vorliegen, die erste und die zweite Absaugkammer zu einer Einzigen zusammengefasst werden.

Im Bereich des letzten Abbindekanalabschnittes, in dem der Strang vollständig aushärtet wird wie vorbeschrieben ein Unterdruck bzw. ein Teilvakuum angelegt. Diese Vakuumkammer muss dem angelegten Unterdruck entsprechend stabil ausgelegt werden.

Selbstverständlich kann der Heizkanal auch aus anderen Einzelkomponenten wie vorstehend beschrieben zusammengesetzt werden. Es ist durchaus möglich auf einen ersten Reaktor gemäß EP 03 676 175 zu verzichten oder eine Dampfstation gemäß PCT/EP00/06872 zu verwenden, wenn dies im Einzelfall sinnvoll erscheint.

Die Erfindung entwickelt die Dampfstation von PCT/EP99/01988 in vorteilhafter Weise weiter. Die in PCT/EP00/04852 Fig. 2 gezeigten Dampfeintrittslöcher neigen dazu, sich ständig mit Gemengeteilen zu verstopfen. Bei den Reaktoren mit Schlitzen gemäß DE 198 38 187 Fig. 12 in einer Breite des Dampfaustrittsschlitzes von 0,05 bis etwa 0,3 mm konnten keinerlei Verstopfungen, auch bei Verwendung von staubförmigen Kleinteilen, beobachtet werden. Eine Fertigung der Dampfstation aus vielen Einzelscheiben, wie vorbekannt ist nicht nur sehr aufwendig, sondern nachteiliger Weise wenig stabil. Die Erfindung lehrt statt dessen, die Dampfstation weitestgehend baugleich wie einen beweglichen Heizkanal auszuführen, wobei allerdings größere bzw. stärkere Kraftgeber (Hydraulikzylinder) vorgesehen werden. In die Heizplatten bzw. Heizsegmente bei runden Aushärtekanälen, werden Aussparungen eingefräst, zu denen Zutrittsbohrungen für das Heizmedium H₂O führen. In die Aussparungen werden Einlageplatten bzw. Einlagesegmente eingebracht, deren strangzugewandte Kontur der der Innenwand der Heizplatten bzw. des Heizsegmente entspricht. In die Einlagesegmente bzw. Einlageplatten sind Dampfaustrittsschlitze in besagter vorteilhafter Breite von ca. 0,05 mm bis etwa 0,4 mm beispielsweise durch Senk- oder Drahterodieren eingebracht. Die Führung des H₂O aus den vorgenannten Zutrittsbohrungen geschieht in geeigneten Ausfräsungen oder Bohrungen. Die Schlitze zwischen den Heizplatten bzw. den Heizsegmenten hält die Erfindung möglichst gering. Bei der Fertigung von eckigen Strängen verwendet die Erfindung bekannte Dichtleisten oder Dichtungen. Bei runden Strängen legt sie um die Segmente einen Dichtschlauch aus wärmebeständigem Kunststoff, z. B. Silikon, als eine besonders einfache und effektive Abdichtung. Der Abstand zwischen den Enden der Dampfstation und dem ersten bzw. letzen Dampfaustrittsspalt wird dergestalt groß ausgeführt, dass kein oder kaum H₂O aus den Enden austreten kann. Die Erfindung führt, wie gesagt, die Dampfstation weitestgehend baugleich wie die beweglichen Abbindekanäle aus. Ihre Länge beträgt damit vorzugsweise zwischen etwa 2,5 m und 6 m. Die Länge der Dampfaustrittszonen kann, je nach Menge des zuzuführenden H₂O zwischen ca. 0,3 und etwa 2 m betragen. Daraus ergibt sich ein hinreichend großer, dichtender Abstand zu den Enden der Dampfstation. Der Abstand zwischen den Dampfaustrittsschlitzen kann zwischen ca. 8 bis etwa 100 mm, je nach der in den Strang einzubringenden H₂O - Menge betragen. Um Verstopfungen durch eindringendes Gemenge noch sicherer zu unterbinden lehrt die Erfindung, die Dampfschlitze in einem, in Pressrichtung spitzen Winkel von etwa 75° bis ca. 45° in die Einlageplatten bzw. Einlagesegmente einzubringen.

In Anwendungsfällen, in denen Dampf oder Heißwasser entsprechend günstig zur Verfügung steht, lehrt die Erfindung eine einfachere Ausführung der Erfindung. Sie erhitzt dabei den Strang in der Dampfstation ebenfalls lediglich auf die günstige Abbindetemperatur des Bindemittels und lässt das H₂O im Strang kondensieren. Im Gegensatz zu PCT/EP/00/04852 erhitzt sie den Strang im letzten Abbindekanalabschnitt, in dem die vollständige Aushärtung des Stranges erfolgt, den Strang auf eine Temperatur, die das H₂O bei etwa Umgebungsdruck verdampfen lässt. Also, auf etwa 105°C bis ca. 130°C.

In einer weiteren vorteilhaften Gestaltung erwärmt die Erfindung den Strang auf eine Temperatur die über der Verdampfungstemperatur der H₂O bei dem nach dem Verlassen der Dampfstation im Strang anliegenden Druck. Hierzu muss dem Strang die Energie zur erneuten Verdampfung des H₂O zugeführt wird. Besonders vorteilhaft kann dies in der Dampfstation geschehen, wenn diese quasi als Überhitzer benützt wird und mit einer entsprechend intensiven Heizung versehen ist. Da der Druck bei Eindringen in den Strang und/oder bereits im Bereich der Dampfstation stark abfällt wird das Heißwasser bereits in den Dampfaustrittsschlitzen verdampfen.

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 Längsschnitt durch eine Strangpresse.
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Strangpresse.
Fig. 5 einen Querschnitt auf der Linie I-I gemäß Fig. 1.
Fig. 6 einen Detailschnitt auf der Linie III-III gemäß Fig. 5.
Fig. 7 einen Querschnitt auf der Linie II-II gemäß Fig. 2.
Fig. 8 einen Detailschnitt auf der Linie IV-IV gemäß Fig. 7.
Fig. 1 behandelt einen Längsschnitt durch eine Strangpresse für Stränge, aus denen z. B. Palettenklötze gesägt werden. Teilweise dargestellt ist eine hochleistungsfähige Strangpresse 1, mit einer Befüllung 2 gemäß DE 4141 17 659. Selbstverständlich können auch andere Strangpressen, wie zum Beispiel gemäß der veralteten Lehre von DE 29 32 406 verwendet werden. Es ist ebenso vorgesehen stehende, oder mitlaufende Dome gemäß EP 0 339 497 zu verwenden. Im Ausführungsbeispiel folgt der Strangpresse 1 ein Reaktor 3, gemäß EP 0 376 175 oder vorzugsweise in der Weiterentwicklung von DE 198 38 187. Ihm folgt ein erstes starres Heizkanaltrumm 4 oder ein teilstarrer erster Abbindekanal gemäß der Anmeldung P 4-2001 vom gleichen Erfinder und vom gleichen Anmeldetag. Die abgebundene Randzone des Stranges wird im Abbindekanalabschnitt 5 erzeugt. Seine Länge im Maß 6 entspricht vorzugsweise dem Produkt aus der Vorschubgeschwindigkeit der Presse - gemeint ist hier nicht die Pressstempelgeschwindigkeit - × der gewünschten Dicke der abgebundenen Randzone/durch die Eindringgeschwindigkeit der Wärme in den Strang zuzüglich der Gelierzeit × der Vorschubgeschwindigkeit.
Rechnungsbeispiel: 150 mm/sec Vorschubgeschwindigkeit × 5 mm abgebundene Randzone/0,125 mm/sec Eindringgeschwindigkeit = 6000 mm + 80 sek Gelierzeit × 150 mm/sec Vorschubgeschwindigkeit = 12000 mm, daraus = 18000 mm Länge im Maß 6.
An den Abbindekanal 5 schließt sich die Dampfstation 7 an. Ihr Aufbau ist weitgehend gleich wie die der Einzelstücke der Abbindekanäle 5 und 8. Die Kraftgeber 9 z. B. Hydraulikzylinder können allerdings im Gegensatz zu den Kraftgebern 10 der Abbindekanäle 5 und 8 eine größere Kraft aufbringen. In den Heizplatten 11 sind Einsatzplatten 12 eingesetzt. Durch die Leitung 13 und die Verteilerbohrungen 14 gelangt das H₂O in Form von Dampf, vorzugsweise weitgehend trockenem oder überhitzten Dampf oder Heißwasser oder verdampfenden Heißwasser mit einer Temperatur von ca. 105°C bis etwa 200°C über die Dampfaustrittsspalte 15 in den nicht dargestellten Strang. Die Einsatzleisten bzw. Einsatzsegmente sind in den Fig. 5 bis 8 näher beschrieben. In der Dampfstation 7 wird der Strang innerhalb weniger Sekunden auf seine günstige Abbindetemperatur gebracht, die je nach Einstellung des Bindemittels bei unter 80°C bis etwa 100°C liegen kann. Um möglichst wenig H₂O in den Strang einbringen zu müssen, es kondensiert im Gemenge und gibt seine Kondensationsenergie an den Strang ab, verzichtet die Erfindung darauf, die Temperatur im Strang über die Verdampfungstemperatur des H₂O beim, im Strang vorherrschenden Druckes anzuheben. Um die Verdampfungstemperatur zu erreichen bzw. zu übersteigen müsste erheblich mehr H₂O in genannter Form in den Strang eingebracht werden um das zuvor kondensierte H₂O wieder zu verdampfen. Der Verbrauch an Dampf würde bei 200 g/kg Späne liegen.
Allerdings sieht die Erfindung in bestimmten Fällen die Möglichkeit vor, die Dampfstation als Überhitzer zu verwenden. In diesen Fällen wird die zum erneuten Verdampfen der H₂O benötigte Energie ganz oder weitgehend dem H₂O durch die Dampfstation (hier Überhitzer) zugeführt. Die dann benötigte Dampfmenge kann bei bis zu unter S der vorgenannten Menge liegen.
Die Länge der Dampfstation 7 entspricht vorzugsweise der der Einzelstücke der Abbindekanäle 5 und 8. Die Länge der Dampfinjektionszone 17 im Maß 18 kann, je nach Größe des Strangprofils und der Vorschubgeschwindigkeit der Strangpresse 1 zwischen etwa 0,3 bis ca. 2 m liegen. Bei einer Länge der Dampfstation 7 von ca. 2,5 bis etwa 6 m im Maß 19, ist der Abstand zwischen dem Ende 20 der Dampfstation 7 und dem nächstliegenden Dampfaustrittsspalt 21 so groß, dass kein oder nur geringfügig H₂O aus dem Spalt 22 zwischen den Abbindekanälen und der Dampfstation austritt.
An die Dampfstation 7 schließt sich der Abbindekanal 8 an, in dem das Bindemittel geliert und der Strang vollständig aushärtet. Der Aufbau ist herkömmlich und entspricht etwa DE 100 59 443.3. Allerdings wird im Innenraum 23 der Vakuumkammer 24 ein Unterdruck bzw. ein Teilvakuum erzeugt. Der Druck im Innenraum 23 wird derart bemessen, dass die Verdampfungstemperatur des im Strang kondensierten H₂O niederer ist als die Strangtemperatur und die H₂O-Temeratur, weshalb es verdampft und weitestgehend aus dem Strang austritt und über die Vakuumkammer 24 abgesaugt werden kann.
Die Länge des Abbindekanals 8 im Maß 25 beträgt mindestens das Produkt aus der Gelierzeit bzw. Der Abbindezeit des Bindemittels x der Vorschubgeschwindigkeit der Strangpresse 1. Rechenbeispiel: 0,15 m/sek Vorschubgeschwindigkeit × 80 sec Gelierzeit = 12 Meter im Maß 25 zuzüglich eines Sicherheitsmaßes, damit keinerlei Aufbauchungen des Stranges eintreten. Die Gesamtlänge im Maß 26 des kompletten Abbindekanals im Ausführungsbeispiel kann etwa 23 bis 28 m betragen. Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ausführungsbeispiel können Stränge für Palettenklötze des Querschnittes von 145 × 145 mm mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,15 m/sek ausgehärtet werden. Mit einer vorbekannten Vorrichtung gemäß DE 25 35 989 werden ohne Dom lediglich etwa 0,026 m/sek, erreicht. Die Leistung der Erfindung beträgt also dem annähernd 6-fachen der Leistung vorbekannter Abbindekanäle.
Im Ausführungsbeispiel ist der Aushärtekanal mit 2 Abzugshauben 27 und 28 und einer Vakuumhaube 24 versehen. Im Bereich der Abzugshaube 27 tritt relativ wenig Gas und Wasserdampf aus dem Strang aus. Es genügt also ein verhältnismäßig kleines Abzugsgebläse. Im Bereich der Abzugshaube 28 um die Dampfstation 7 erfolgt ein höherer Dampfaustritt, was im allgemeinen eine Trennung der Abzugshauben rechtfertigt, insbesondere, wenn der aus der Dampfstation 7 austretende Dampf einer Wärmerückgewinnung zugeführt werden soll. Im Bereich der Vakuumhaube 24 wird im Gegensatz zu den vorgenannten Abzugshauben 27 und 28 ein erheblicher Unterdruck erzeugt, was die Trennung von den Abzugshauben vorteilhaft erscheinen lässt.
Damit wird die Aufgabe der Erfindung, einen trockenen Strang zu erzeugen und die benötigte Wärmeenergie zu verringern erreicht.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Strangpresse für runde Stränge, aus denen Palettenklötze gefertigt werden können. Teilweise dargestellt ist eine hochleistungsfähige Strangpresse 29, mit einer Befüllung 30 gemäß DE 414 117 659. Selbstverständlich können auch andere Strangpressen, wie zum Beispiel gemäß der veralteten Lehre von DE 29 32 406 verwendet werden. Es ist ebenso vorgesehen stehende oder mitlaufende Dome gemäß EP 0 339 497 zu verwenden. Im Ausführungsbeispiel folgt der Strangpresse 29 ein sich in Pressrichtung erweiternder starrer Vorheizkanal 31 in einer üblichen Länge von ca. 0,6 bis 2 m. Daran schließt sich der erste bewegliche Abbindekanalabschnitt 32 an. In ihm wird die abgebundene Randzone erzeugt. Die am Strang anliegenden Heizplatten sind im Ausführungsbeispiel als zwei Halbschalen 33 ausgebildet. Die Länge im Maß 34 wird gemäß Fig. 1 bestimmt. Dem ersten beweglichen Abbindekanalabschnitt 32 folgt die Dampfstation 35. Das H₂O wird durch die Dampfaustragsschlitze 36 der Einlageschalen 37 in den nicht dargestellten Strang eingebracht. Der Dampfstation folgt der zweite Abbindekanalabschnitt 38, der in seinem Aufbau dem ersten Abbindekanalabschnitt 32 entspricht, dessen Länge sich jedoch, wie in Fig. 1 beschreiben, berechnet. Das Ausführungsbeispiel erwärmt den Strang in der Dampfstation 35 auf eine Temperatur von mehr als die Verdampfungstemperatur des in den Strang eingebrachten H₂O beim, im Strang herrschenden Druckes. Um im Strang im Bereich des Eintrages von H₂O, also im Bereich der Einlageschalen 37 sind die Halbschalen 39 der Dampfstation 35 mit einem temperaturfesten, druckstabilen Silikonschlauch 40 ummantelt. Der Bereich von Dampfstation 35 und zweitem Abbindekanalabschnitt 38 ist mit einer einzigen Absaughaube 41 ummantelt, aus der die aus dem Strang austretenden Gase und der Dampf abgesaugt werden. Eine weitere Absaughaube 42 umschließt den Bereich des Vorheizkanals 31 und des ersten Abbindekanalabschnittes 32.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Strangpresse für runde Stränge, aus denen Palettenklötze gefertigt werden können. Der Aufbau das Ausführungsbeispieles entspricht bis auf die Länge im Maß 43 des zweiten Abbindekanalabschnittes 44 dem der Fig. 2, unterscheidet sich jedoch in der Wirkungsart von Fig. 1 und Fig. 2. In der Dampfstation 45 wird der Strang, wie in Fig. 1 mittels Dampf oder Heißwasser auf eine Temperatur gebracht, bei der das eingebrachte H₂O weitgehend als Kondensat im Strang verbleibt. Erst im zweiten Abbindekanal 44 wird durch dessen Heizung die Strangtemperatur auf über die Verdampfungstemperatur des H₂O im Strang gesteigert. Die Erfindung verzichtet in dieser Ausführung auf ein nennenswertes Vakuum im Absaugraum 46. Die Strangtemperatur beträgt also mehr als 100°C, vorzugsweise jedoch 110°C bis 130°C. Bis der Strang im Inneren von der Geliertemperatur aus die Endtemperatur gelangt sind etwa 1 bis 3 sec./mm Strangdicke erforderlich. Da jedoch gleichzeitig der Abbindeprozess abläuft, genügt es im Allgemeinen, den zweiten Abbindekanalabschnitt 44 im Maß 43 um ca. 10 bis 35% länger auszuführen als bei Fig. 1 und Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine Strangpresse mit einem Dorn 47. Es kann sich dabei sowohl um einen mitlaufenden Dom gemäß EP 0 339 497 in einer der Ausführungen von PCT/EP/99/01988 oder um die hier dargestellte Weiterentwicklung handeln. Selbstverständlich ist auch die Verwendung von vorbekannten feststehenden Dornen möglich. Aufgabe des Domes ist es einerseits, durch den Dichtstopfen 48, der etwa am Ende 49 des Abbindekanals 50 steht, zu verhindern dass Fremdluft durch das Strangloch in den Strang gelangt und die Erzeugung des Teilvakuums in der Vakuumkammer 51 behindert. Andererseits soll er aus dem Strang austretende Gase und H₂O absaugen, sich durch deren Wärme erhitzen und eine abgebundene Randzone im Bereich 52 nach dem Pressstempel 53 bilden. Die Erfindung bildet den Dorn in einer besonders einfachen Art aus. Sie verwendet ein Rohr, vorzugsweise ein handelsübliches Präzisionsstahlrohr und dreht dieses im Mittelstück 54 auf einen kleineren Durchmesser ab. Es genügt im allgemeinen, wenn die Durchmesserverringerung etwa 1 bis 5 mm beträgt. Um die aus dem Strang austretenden Gase und das H₂O absaugen zu können, genügt die Einbringung eines Schlitzes 55, annähernd in der Länge des Mittelstückes 54. Es können genauso vorteilhaft mehrere Schlitze ausgeführt werden. Es ist ein Unterdruck, vorzugsweise in der etwa gleichen Größe wie in der Vakuumkammer vorgesehen. Ist keine Vakuumkammer vorhanden, kann der Unterdruck etwa 0,2 bis ca. 0,8 ata betragen.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Dampfstation auf der Linie I-I gemäß Fig. 1. Der starre Wandabschnitt 56 und der bewegliche Wandabschnitt 57 werden in üblicher Weise aus Einzelplatten gebildet. Dies ist nicht dargestellt, um die Darstellung übersichtlich zu halten. Der bewegliche Wandabschnitt 56 wird durch die Kraftgeber 58 und 59 gegen den starren Wandabschnitt gedrückt. In die Wandabschnitte sind die Einsatzleisten 60; 61; 62; und 63 eingelassen. Das H₂O zur Strangerwärmung gelang durch die Zuführbohrungen 64 in die Verteilerlöcher 65 und aus den Dampfaustrittsschlitzen 66 in den Strang. Das Gebilde aus dem starren Wandabschnitt 56 und dem beweglichen Wandabschnitt 57 wird im Ausführungsbeispiel durch elastische, wärmebeständige Dichtbäder 67, z. B. aus Silikon, abgedichtet. Die Profile 68 und 69 dienen dem dichten Befestigen der Dichtbänder 67. Die Abzugshaube 70 ist an den Rahmen 71 dichtend befestigt und dichtet den Innenraum 72 ab. Aus ihm werden die aus dem Strang austretenden Gase und das H₂O abgesaugt.
Die Beheizung der Wandabschnitte 56 und 57 erfolgt durch Thermoöl, elektrisch, Dampf oder Heißwasser. Bei der Verwendung von Heißwasser als Wärmeträgermedium, oder wenn der Strang über die Verdampfungstemperatur des H₂O bei dem, den Strang nach dem Verlassen der Dampfstation umgebenden Druck erwärmt wird, erfolgt vorzugsweise in den Wandabschnitten 56 und 57 eine Überhitzung des Heißwassers bzw. Dampfes. Da der Dampf im Strang kondensiert und anschließend unter Energiezufuhr erneut verdampft werden muss, kann diese Energie bereits hier dem Wärmeträgermedium zugeführt werden, wodurch sich der Bedarf an Wärmeträgermedium entsprechend verringert. Die Angaben des Energiebedarfes finden sich in den Dampftabellen.
Fig. 6 zeigt einen Detailschnitt auf der Linie III-III gemäß Fig. 5. In den beweglichen Wandabschnitt 73 ist die Einsatzleiste 74 eingelassen. Das H₂O zur Strangerwärmung gelangt über die Bohrung 75 durch das Verteilerloch 76 und die Dampfaustrittsschlitze 77 in den nicht dargestellten Strang. Die Breite der Dampfaustrittsschlitze 77 im Maß 78 beträgt ca. 0.05 bis etwa 0,4 mm. Der Abstand im Maß 79 der Dampfaustrittsschlitze 77 zueinander kann ca. 8 bis etwa 100 mm betragen. Die Länge der Dampfaustrittszone 80 kann etwa 0,3 bis ca. 2 m im Maß 81 betragen. Die Dampfaustrittsschlitze 77 sind im Maß 82 in einem Winkel von ca. 45° bis etwa 75° schräggestellt, damit das Eindringen von Gemenge, insbesondere staubförmigem Abrieb aus dem Strang in die Dampfaustrittsschlitze 77 sicher verhindert wird.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt auf der Linie II-II gemäß Fig. 2. Im Ausführungsbeispiel wird ein runder Strang erzeugt. Der Schlitz 83 zwischen den Schalen 84 und 85 wird möglichst gering gehalten. Er beträgt im Maß 86 etwa 1 bis ca. 12 mm, je nach Fertigungsmöglichkeit. Um ein Klemmen des Stranges zu verhindern, wird das Innenprofil 87 angeschrägt. Die Schräge beträgt im Maß 88 ca. 8° bis etwa 20°. In die Schalen der Dampfstation sind die Einsatzschalen 89 und 90 eingelassen. Das H₂O zur Strangerwärmung gelangt über die Bohrungen 91 in Verteilerlöcher 92 und aus diesen in die Dampfaustrittsschlitze 93. Um ein Austreten von Dampf durch den Spalt 83 im Bereich der Dampfstation zu verhindern ummantelt die Erfindung die Schalen 84 und 85 mit einem wärmebeständigen, elastischen Schlauch 94, beispielsweise einem Silikonschlauch. An den Durchbruchsstellen 95 erfolgt die Abdichtung durch geeignete Dichtdeckel 96.
Fig. 8 zeigt einen Detailschnitt auf der Linie IV-IV gemäß Fig. 7. Die Dampfaustrittsschlitze reichen nicht bis zum Ende 97 der Einsatzschale 98, sondern sind derart zurückgesetzt, dass nur eine geringere Menge an H₂O in den Schlitz 99 gelangt. Im Ausführungsbeispiel sind die Dampfaustrittsschlitze 100 nicht wie in Fig. 6 schräggestellt, da dies bei einer runden Kontur einen erheblich größeren Fertigungsaufwand erfordert. Allerdings sieht die Erfindung auch vor, die Einsatzschalen aus mehreren Einzelschalen zu fertigen.

Claims

1. Verfahren zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen, insbesondere pflanzlichen Kleinteilen mit Bindemitteln, die in einer Strangpresse gebildet, durch eine starren Vorheizgang und/oder, soweit vorhanden, einen Reaktor geschoben und anschließend durch einen Abbindekanalabschnitt transportiert werden, in dem eine abgebundene Randzone gebildet wird und anschließend in eine Dampfstation gelangen, in der der Strang durch in ihn eingebrachtes H₂O schlagartig erhitzt wird dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Stranges auf eine günstige Geliertemperatur des Bindemittels im Bereich von annähernd 80°C bis etwa 100°C durch weitgehend trockenen oder überhitzten Dampf oder durch Heißwasser oder verdampfendes Heißwasser mit einer Temperatur von ca. 105°C bis etwa 200°C erfolgt und in einem weiteren abfolgenden Abbindekanal das Bindemittel vollständig abbindet, wobei das im Strang kondensierte H₂O im Bereich dieses Abbindekanals entweder
durch eine weitere Erwärmung entweder verdampft, und/oder
das H₂O dadurch erneut verdampft, dass im Bereich dieses Abbindekanalabschnittes ein derartiger Unterdruck oder ein Teilvakuum im Strang erzeugt wird, dass die Verdampfungstemperatur des H₂O im Strang unter der Strang- und/oder H₂O- Temperatur liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck oder das Teilvakuum, das im und/oder um den Strang im Bereich des, der Dampfstation abfolgenden Abbindekanals herrscht, in einem Druckbereich von ca. 0,2 bis etwa 0,99 ata beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sich im Strang befindliche H₂O einen derartigen Energiegehalt besitzt, das es im Bereich der Dampfstation und im abfolgenden Bereich nach der Kondensation erneut verdampft, und die Dampfstation als Überhitzer ausgebildet ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das H₂O dauernd in den Strang eingebracht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das H₂O intermittierend, in einem Zeitraum von ca. 0,1 bis etwa 0,8 sec bevor sich der Strang in Bewegung setzt, bis annähernd zu dem Zeitpunkt, in dem der Strang sich nicht mehr bewegt, in den Strang eingebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktor gemäß EP 0376175 oder in der Weiterentwicklung von DE 198 38 187 verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein starrer Vorheizkanal gemäß DE 29 32 406 verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das H₂O zur Erwärmung des Stranges auf eine günstige Geliertemperatur in der Dampfstation innerhalb eines Bereiches in der Länge von ca. 0,3 bis etwa 2 m erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein teilstarrer Abbindekanalabschnitt gemäß der Anmeldung P4-2001 vom gleichen Erfinder und vom gleichen Tag verwendet wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfstation in etwa gleich der Einzelstücke der beweglichen Abbindekanäle in einer Länge von ca. 2, 5 bis etwa 6 m ausgebildet ist und über Aussparungen in den Innenseiten der am Strang anliegenden Wände verfügt, in denen Einsatzleisten bzw. Einsatzschalen mit Dampfaustrittsschlitzen eingelassen sind, aus denen das H₂O in den Strang gelangt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfaustrittsschlitze eine Spaltdicke von ca. 0,05 bis etwa 0,4 mm aufweisen und dergestalt nicht über die ganze Breite der Einsatzleiste bzw. die Kontur der Einsatzschale ragen, dass kein wesentlicher Teil des aus ihnen austretenden H₂O aus den Spalten zwischen den zueinander beweglichen Heizplatten bzw. Heizschalen der Dampfstation austraten kann.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalte zwischen den beweglichen Heizplatten durch Dichtbänder abgedichtet sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Heizschalen oder Heizwinkel der Dampfstation mit einem wärmebeständigen, elastischen, vorgespannten Schlauch in ihrer Länge derart ummantelt sind dass quer zur Pressrichtung kein H₂O austreten kann.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbruchstellen durch den Schlauch mit Dichtscheiben abgedichtet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfstation als Überhitzer für das in den Strang einzubringende H₂O ausgebildet ist und derart viel Wärme in das H₂O einbringt, dass es nach der Kondensation im Bereich der Dampfstation oder abfolgend erneut verdampft und aus dem Strang austritt.

16. Vorrichtung nach den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass um den der Dampfstation abfolgenden Abbindekanalabschnitt eine Vakuumkammer gebildet ist, in der ein Teilvakuum von ca. 0,2 bis etwa 0,99 ata erzeugt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass um den Reaktor, dem starren und dem ersten beweglichen Abbindekanalabschnitt eine Abzughaube angebracht ist, aus der aus dem Strang austretende Gase und H₂O abgesaugt werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass um die Dampfstation eine Abzughaube angebracht ist, aus der aus dem Strang austretende Gase und H₂O abgesaugt werden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfstation und die sich zwischen ihr und der Strangpresse befindlichen Teile des Abbindekanals eine gemeinsame Abzugshaube angebracht ist, aus der aus dem Strang austretende Gase und H₂O abgesaugt werden.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass um den gesamten Abbindekanal einschließlich der Dampfstation eine Absaughaube angebracht ist, aus der aus dem Strang austretende Gase und H₂O abgesaugt werden.

21. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang im Bereich des, der Dampfstation abfolgenden Abbindekanalabschnittes der Strang auf eine Temperatur von ca. 105°C bis etwa 130°C erwärmt wird.