DE1951539A1

DE1951539A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formkoerpern aus pflanzlichem Material

Info

Publication number: DE1951539A1
Application number: DE19691951539
Authority: DE
Inventors: Reinhall Rolf Bertil
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-10-23
Filing date: 1969-10-13
Publication date: 1970-05-06
Also published as: CS152336B2; NO139467C; NO128526B; US3687749A; FI54574C; DE1951539C3; FI54574B; NO139467B; RO67159A; JPS5011945B1; FR2021383A1; GB1283060A; DE1951539B2; GB1283059A

Description

Anmelder: Rolf bertil Reinhall

Patentanwalt·
Dr. Ing. H: Negerrdank ff»

Dipl. ing. H. Hauck
Dipl. Phys. W. Schmitz

2 Hamburg 36
Neuer Wall 41

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern aus pflanzlichem Material.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur herstellung von Formkörpern aus pflanzlichem Material, das in einer Vorrichtung bei einer Temperatur über 100⁰C und einem über dem atmosphärischem Druck liegenden Druck zerkleinert, vorzugsweise zerfasert wird, wonach der in dieser Weise erhaltenen Stoff mit Bindemittel vermischt wird. Unter dieser Zerkleinerung wird in erster Linie eine Feinverteilung des pflanzlichen oder Lignozellulose enthaltenden Materials zu gleichförmigeren Teilchen, wie Fasern oder Faserbündeln, verstanden, und nach Zusatz von Bindemittel oder Leim wird diese Masse von Teilchen t»zw. Fasern wie Faserplatten, Spanplatten o.dgl. zu Formkörpern durch mechanische und/oder thermische Bearbeitung geformt. Der btoif kein einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt, wie 3-40 %, haben, und die Erfindung betrifft somit vornehmlich die Herstellung von Formkörpern nach der sog. trockenen Methode.

Die Zerkleinerung des Ausgangsmaterials«, wie Holzhackstückchen, erfolgt vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, weil . aies uen Kraftverbrauch günstig beeinflusst. Gemäss einer besonders zweckmässigen Ausführung wird ein den atmosphärischen DrucK übersteigender Druck in der Zerkleinerungs- oder Mahl-

ORlGiHAL

vorrichtung, wie einem Defibrator, mit Hilfe einer Dampfatmosphäre geschaffen. Verschiedene Verfahren sind für das Zusetzen von Bindemittel zu dem Faserstoff für die nachfolgende Verbindung der Stoffbestandteile zu Platten oder anderen Formkörpern ausgearbeitet worden. Die Bindemittel können hierbei entweder wärmehärtbar oder thermoplastisch sein. Sie können dem Ausgangsmaterial zugesetzt werden, bevor dieses durch die Zerkleinerungsvorrichtung, wie den Defibrator, hindurchgeht, oder auch direkt dem Material während des Zerkleinerungsvorganges in dieser Vorrichtung. Gemäss einer dritten Alternative erfolgt die Einmischung in das Material erst, nachdem dieses die Zerkleinerungsvorrichtung in feinzerteilter Gestalt verlassen hat.

Bei Verwendung von wärmehärtbaren Bindemitteln sind die Möglichkeiten in dieser hinsieht jedoch dadurch beschränkt, dass Bindemittel dieser Art bei erhöhter Temperatur einer sichbeschleunigenden Polymerisation unterworfen werden, was zur Folge hat, dass ein grosser Teil des Bindemittels zusammen mit Fasern bzw. Teilchenfragmenten sich auf den inneren Oberflächen der Zerteilungsvorrichtung oder an diese angeschlossenen Leitungen festsetzt und einen Belag bildet, der nach kurzer Zeit den weiteren Betrieb der Anlage unmöglich macht. Dies gilt für sämtliche oben genannten Alternativen und insbesondere für die beiden ersten, wo das Bindemittel dem Stoff vor oder in der Zerteilungsvorrichtung bzw. dem Defibrator zugesetzt wird. Für die dritte Alternative ist bereits bekannt, Bindemittel in einer Ausblaseleitung zuzusetzen, durch die der aus der Zerkleinerungsvorrichtung ausgetragene Stoff in einer Gasoder Dampfatmosphäre hindurchgeht/ Jedoch tritt auch in diesem Fall eine verhältnismässig schenlle' Verstopfung der Leitungen dadurch ein, dass sich deren Oberflächen mit einem Gemisch von Fasermaterial und Bindemittel belegt, wobei letzteres polymerisiert wird und.-allmählich eine Fortsetzung des Betriebes unmöglich macht.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun der die Zerkleinerungsvorrichtung verlassende Stoff in einer Atmosphäre eines gasförmigen Mittels, vorzugsweise Dampf, zu einem Ab scheider , vorzugsweise der Fliehkraftbauart, geführt, in welchem der Stoff und das Mittel voneinander getrennt werden und dann das Bindemittel durch mechanischer Einarbeitung innig in den Stoff eingemischt wird, der danach für die weitere Be-

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hancilung zu einem Formkörper weitergeleitet wird.

Das bindemittel, beispielsweise Phenolharz, wird vorzugsweise in Wasserlösung der von dem gasförmigen Mittel im wesentlichen befreiten Masse aus Fasern bzw. Teilchen zugeführt, um dann mechanisch in den Stoff eingeknetet zu werden. Nach einer solchen mechanischen Einarbeitung und Verteilung des Bindemittels in den feinverteilten oder vermahlenen Stoff wird dieser beim Auslass aus dem kombinierten Abscheider und Mischer erneut mit gasförmigem Mittel zusammengeführt, vorzugsweise demselben Mittel, das den Stoff zu dem Abscheider getragen hat, um zu Stationen gefördert zu werden, wo nachfolgende Behandlungen, wie etwa Abscheidung von Dampf, Trocknung, Formung, Sortierung stattfinden.

Gemäss einem anderen wichtigen Kennzeichen der Erfindung wird die Leitung oder werden die Leitungen durch die der Stoff von der Zerkleinerungsvorrichtung zwecks weiterer Behandlung weggeführt wird, durch ein Kühlmittel, wie Wasser, auf eine so niedrige Temperatur abgekühlt, dass einem Niederschlag von Bindemittel in festem Zustand durch Polymerisation auf der inneren Oberfläche der Leitung bzw. Leitungen wirksam vorgeoeugt wird. Durch diese Abkühlung bleibt das Bindemittel, das sich auf der inneren Überfläche der Leitung absetzt, in solchem flüssigen Zustand, dass es leicht von nachfolgendem Faserstoff, der auf es trifft, mitgerissen wird. Wesentlich ist somit, dass die innere Oberfläche der Leitung selbst eine genügend niedrige Temperatur aufweist, um zu verhindern, dass das Bindemittel auf ihr eine feste Kruste bildet. Zu dieser Wirkung trägt in gewissem Ausmass auch bei, dass eine Kon&ensation von in der Gas- bzw. Dampfsuspension von Faserstoff mit eingemischtem Bindemittel befindlichem Wasserdampf auf der inneren Oberfläche der Leitung stattfindet, wobei sich das Kondensat mit dem wasserlöslichen Bindemittel vermischt und dazu beiträgt, dass dieses noch leichter unter der Einwirkung der in den Leitungen vorbeistromenden Teilchen abgelöst und mitgenommen wird. Dies gilt auch für Fasern, die an dem auf der ,inneren Oberfläche der Leitung zeitweilig hängenbleibenden Bindemittel haften. Offensichtlich ist es nicht notwendig, die ganze durch die Leitung hindurchgehende Suspension von Stoff und Gas auf die niedrige Temperatur abzukühlen.

Auch wenn die Leitungen für die aus der Zerkleinerungsvorrichtung austretende Suspension gekühlt werden, kann die Einmischung eines wärmehärtbaren Bindemittels, wie von vorzugs-

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weise in Wasserlösung befindlichem Phenolharz, in dem vor der Leitung eingeschalteten Abscheider und Mischer erfolgen. Dieser ist ebenfalls hier vorzugsweise an Gerät der Fliehkraftbauart, in welchem der Stoff und das gasförmige Mittel voneinander getrennt werden und dann das Bindemittel unter mechanischer Einarbeitung in den Stoff eingemischt wird, bevor dieser durch die gekühlte Leitung weitergeführt wird.

Die Erfindung umfasst auch eine für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besonders geeignete Anlage.

Durch die Massnahmen der Erfindung werden mehrere bedeutsame Vorteile in Bezug auf wirtschaftliche Herstellung und die Güte des hergestellten Erzeugnisses gewonnen. Somit erhält man eine gleichmässigere, wirksamere und besser überwach- und regelbare Verteilung und Einarbeitung des Bindemittels in die Oberfläche der Fasern oder Teilchen des Stoffes, was zur Folge hat, dass sich mit einer verringerten Bindemittelmenge dieselbe Bindewirkung erzielen lässt wie bei bisher bekannten Verfahren« Mit dem durch die Zerteilung feinverteilten Stoff folgen feine Teilchen staubartiger Beschaffenheit mit, die gemäss der Erfindung in dem Abscheider oder Mischer mit dem Hauptteil des Stoffes zusammengebacken werden. Dies erleichtert die weitere Behandlung des Stoffes z.B. in einer Trockenanlage ganz erheblich. Eine Trocknung erfolgt in der Regel in heissen Rauchgasen mit einer Temperatur von 90 - 3 0 0⁰C, wobei es gemäss der Erfindung vermieden wird, dass freischwebende Staubkörnchen zu schnell ausgetrocknet und dann überhitzt werden· so dass es nicht eintreten kann, dass eine Entzündung allzu früh getrockneter Teilchen mit nachfolgenden Bränden stattfindet. Derartige Brände waren bei den bisherigen Herstellungsverfahren verhältnisnvässig gewöhnlich und verursachten durch ihren explosionsartigen Verlauf erhebliche Schäden. Durch die wirksame Einmischung des Bindemittels in den aus Fasern bzw. Teilchen bestehenden Stoff bevor er durch Austragventile und Förderleitungen hindurchgeht, wird völlich vermieden, dass diese auf ihren inneren Oberflächen mit Stoff belegt und dadurch verstopft werden.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf eine in den anliegenden Zeichnungen beispielsweise dargestellte Ausführungsform näher beschrieben werden, und dabei sollen auch weitere, die Erfindung kennzeichnende Eigenschaften ange-

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geben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ausgeführte Anlage;

Fig. 2 im Schnitt und grösserem Masstab eine zu der Anlage gehörende Auslassleitung mit kombiniertem Fliehkraftabscheider und Mischer; und

Fig. 3 im Schnitt und noch grösserem Masstab einen Teil dieses Abscheiders.

In den Zeichnungen ist 10 ein stehender Behälter, in dem ein Ueberdruck herrscht und in den das pflanzliche Ausgangsraaterial, vorzugsweise Holzhackstückchen, mit Hilfe eines Förderers 12 eingebracht werden. Dieser hat eine Einlassöffnung 14 für das Ausgangsmaterial, das von einer durch einen Motor IS angetriebenen Förderschraube 16 unter starker Zusammenpressung in Richtung zu dem Behälter 10 geführt wird. Ue einen dichten Pfropfen aus Rohmaterial zu schaffen, der den Ueberdruck in dem Behälter 10 auszuhalten vermag, ist vor dem Einlass in dem Behälter 10 für den Förderer in bekannter Weise ein axial einstellbares, von einem Servomotor 22 betätigbares Gegendruckventil 20 vorgesehen.

Das Material fällt in den Behälter 10 herab und wird von einer von einem Motor 26 über Uebersetzungsglxeder 28 angetriebenen Förderschraube 24 zu einer Mahlvorrichtung, wie einem Defibrator 30, geführt. Letzterer hat hierbei zwei Mahlscheiben, von denen die eine, mit 32 bezeichnet, stillsteht, währende die andere, mit 34 bezeichnet, durch einen Motor 36 in Umlauf versetzt wird, während sie mit Hilfe eines Servomotors 38 gegen die stillstehende Scheibe 32 gedrückt wird. Eine Mahlvorrichtung dieser Art ist z.B. durch das DBF 1.043.062 bekannt. Während seines Durchganges durch den Spalt zwischen den Mahlscheiben 32, 34 wird das Ausgangsmaterial zu Fasern bzw. Faserbündeln zerteilt. In dem Defibrator 30 wird eine Temperatur über 100⁰C, wie 140-200⁰C, und ein den

2 atmosphärischen Druck übersteigender Druck, wie 5-10 kg/cm »; geschaffen, und zwar zweckmässig in an sich bekannter Weise durch Einleiten von Dampf mit entsprechenden Eigenschaften ; entweder zu dem Defibrator oder dem Behälter 10.

Das Mahlgut tritt durch eine Leitung 40, in der ein Regelventil 42 sitzt, zu einem Fliehkraftabscheider oder Mischer 44 über, und dort wird Bindemittellösung in dem vermahlenen

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Stoff eingemischt. Hierfür hat der Abscheider 44 einen tangentiellen Einlass 46 für den aus der Mahlvorrichtung 30 kommenden zerteilten, in .einer Atmosphäre .des gasförmigen Mittels, vorzugsweise Wasserdampf, suspendierten Stoff. Der Abscheider hat Flügel 48, die über eine zentrale Welle 50 in Umlauf versetzt werden. In dem Abscheider werden der Stoff und der diesen suspendierende Dampf voneinander geschieden, so dass sich der Stoff stark an der inneren Wand des Mantels des Abscheiders konzentriert, während sich der Dampf in dem zentralen Teil des Abscheiders sammelt. Die innere Mantelfläche 52 des Abscheiders ist vorzugsweise geriffelt oder in anderer Weise mit Vertiefungen oder Ausnehmungen um ihren zylindrischen Umkreis herum versehen. Bindemittel wird in den Abscheider und Mischer 44 durch z.B. drei tangentkeil in ihn mündende Leitungen 54 eingeleitet. Das Bindemittel ist vorzugsweise wärmehärtbar, z.B. Phenolharz in Wasserlösung.

Bei ihrem Umlauf bewirken die Flügel 48 in Verbindung mit den Riefen 52 eine mechanische Einarbeitung oder Einknetung der Bindemittellösung in den Stoff, so dass sie sich homogen in diesem verteilt. Gleichzeitig werden feine Teilchen von staubartiger Beschaffenheit, die der Stoffsuspension in dem Dampf aus dem Defibrator 30 mitfolgen* gebunden.

Der Abscheider oder Mischer 44 hat einen tangentiellen Auslass 58, durch den der mit Bindemittel vermischte Stoff zusammen mit dem abgeschiedenen Dampf austritt. Diese beiden Komponenten werden also erneut zusammengeführt, nachdem das Bindemittel gleichmässig in dem Stoff verteilt worden ist. An den Auslass 58 ist, gegebenenfalls über ein Regelventil 60, eine Leitung 62 angeschlossen. Die Suspension von Stoff mit eingemischter Bindemittellösung und Dampf wird durch die Leitung 62 von dem Abscheider und Mischer 44 für die weitere Behandlung, wie etwa zu einem Dampfabscheider bzw. einem Fliehkraftabscheider, weitergeleitet. Gemäss der Erfindung sind nun die Leitung oder Leitungen 62 gekühlt, vorzugsweise dadurch, dass sie von einem mit Einlass 66 und Auslass 68 für ein Kühlmittel wie kaltes Wasser, versehenen Mantel 64 umgeben sind. Auch der Mischer 44 i"st in dem Ausführungsbeispiel von einem Kühlmantel 70 mit Einlass 7 2 und Auslass 74 für ein Kühlmittel, wie kaltes Wasser, umgeben. Dieser Kühlmantel 70 soll sich in erster Linie um den zylindrischen Mantel des Abscheiders oder Mischers

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erstrecken, kann aber auch dessen Stirnseiten mitumfassen. Das den Kühlmantel durchströmende Kühlmittel kühlt auch die Leitung 54 für die durch diese einströmende BindeiaittellÖsung in einem die Leitung umgebenden Mantelspalt 56 mit Liniass 55 und Aus-' lass 57 für aas Kühlmittel.

Durch diese Kühlung nach der Erfindung wird sichergestellt, dass bindemittelflüssigkeit, die mit Innenflächen der Leitung 62 bzw. des Abscheiders und Mischers 44 in berührung kommen, so .stark abgekühlt wird, dass sich das Bindemittel nicht nennenswert polymerisieren und damit einen festen Belag auf den Überflächen bilden kann. Statt dessen hält sich die Lösung 'in flüssigem Zustand, so dass sie leicht von dem nachfolgenden Stoffstrom mitgerissen und in diesen erneut eingeführt werden kann. Falls sich Dampf auf der inneren überfläche der Leitung kondensieren darf, wird dem Bindemittel bzw. Fasern, die im Begriff sind, sich an der Oberfläche festzusetzen, Wasser zugeführt, wodurch der Bildung eines Belages noch stärker entgegengewirkt wird. Liie Zufuhr von Kühlmittel zu der Leitung-62 braucht nicht so gross zu sein, dass der Inhalt der Leitung zur Gänze auf die Kondensationstemperatur abgekühlt wird.

Zusammen ir.it dem bindemittel können härter, andere Chemikalien usw. zugeführt werden.

Die Lrfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführung begrenzt, sondern lässt sich im weitesten Sinne innerhalb des'Rahmens des ihr zu Grunde liegenden Leitgedankens abwandeln. Die Linmischung von bindemittellösung in die den Zerteiler verlassende Suspension der Stoffasern in Dampf kann direkt durch eine Linspritzleitung erfolgen, die in eine gekühlte Leitung 6 2 einmündet, wodurch also der Mischer 44 überflüssig wird.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus pflanzlichem Material, das in einer Vorrichtung bei einer Temperatur über 100 C und einem über dem atmosphärischem· Druck liegenden Druck zerteilt, vorzugsweise zerfasert wird, wonach der in dieser Weise erhaltene Stoff mit Bindemittel vermischt wird _r dadurch gekennzeichnet, Jass der Stoff zusammen mit in der Anlage befindlichem, gasförmigem Mittel zu einem Abscheider, vorzugsweise der Fliehkraftbauart, ausgetragen wird, in welchem der Stoff und das Mittel voneinander getrennt werden und dann das Bindemittel durch mechanischer Einarbeitung innig in den Stoff eingemischt wird, der danach für die weitere Be-P handlung zu einem Formkörper weitergeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ ei c h η e t, dass die Förderung des mit Bindemittel vermischten Stoffes von dem Abscheider und Mischer nach seiner Wiedervereinigung, mit dem zuvor abgeschiedenen gasförmigen Mittel erfolgt.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach An-. Sprüchen 1 und 2, mit einem Zerteiler, in welchem das Ausgangsmaterial einer Zerteilung unter Ueberdruck und bei erhöhter Temperatur ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an den Auslass des Zerteilers (30) ein Abscheider (44) angeschlossen ist, der den zerteilten Stoff von diesem mitfolgenden gasförmigen Mittel trennt und in den eine oder mehrere Leitungen (54) für Zufuhr von Bindemittel in den somit abgeschiedenen Stoff münden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheider (44) der Fliehkraftbauart zugenört und dass seine innere Mantelfläche (52), an

• der sich der Stoff konzentriert, mit Riefen oder anderen Unebenheiten versehen und zum Zusammenwirken mit umlaufenden Schabgliedern (48) für Kneten des mit Bindemittel genetzten Stoffes zusammenwirkt.
5. Verfahren von Herstellung von Forrnkörpern aus pflanzlichem Material, das in einer Anlage bei einer Temperatur

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über 10O⁰C und einem den atmosphärischem Druck übersteigenden Druck zerkleinert, vorzugsweise zerfasert wird, wonach der auf diese Weise erhaltene Stoff mit Bindemittel vermascht und, in einer Gas-, vorzugsweise Dampfatmosphäre, suspendiert, durch eine oder mehrere Leitungen für die weitere Behandlung, zu der Dampfabscheidung, Trocknung usw. gehören können, weitergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung ganz oder teilweise mittels eines Kühlmittels auf eine so niedrige Temperatur gekühlt wird, dass ein Niederschlag von Bindemittel in festem Zustand auf der inneren Oberfläche der Leitung vermieden wird.
6. Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung von Stoff und Bindemittel in einem Abscheider, vorzugsweise der Flxehkraftbauart, vorgenommen wird, wobei in dem Abscheider der Stoff und das Mittel voneinander getrennt und dann das Bindemittel unter mechanischer Einarbeitung innig mit dem Stoff vermischt wird, bevor dieser durch die gekühlte Leitung weitergeleitet wird.'
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Abscheider mittels eines Kühlmittels gekühlt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Bindemittel vermischte Stoff gekühlt wird, so dass in der Umgebung des Stoffes vorhandener Wasserdampf kondensiert und hierdurch der Entstehung eines Belags durch Festhaften von Bindemittel und Fasern auf Innenflächen des Abscheiders und Mischers bzw. an diesen angeschlossenen Leitungen vorgebeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, dass das Bindemittel gekühlt wird, bevor es in den Abscheider eingeleitet wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5-9, mit einem Zerkleinerer (30), in welchen das Ausgangsnaterial einer Zerteilung unter üeberdruck und bei erhöhter Temperatur ausgesetzt wird, um dann mit einem Bindemittel vermischt in einer Gas-, vorzugsweise Dampfatmosphäre, durch eine Leitung (62) für fortgesetzte Behandlung weitergeleitet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zusammenwirken mit der Leitung (62) Elemente, wie ein

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sie umgebender Mantel (6U), für Zufuhr von Kühlmittel, z.B. Wasser, und damit Kühlung der inneren Oberfläche der Leitung, vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Elemente (56) zur Kühlung der Zufuhrleitung (5H) für das Bindemittel.

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