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Verfahren zur Erzeugung von Lang spänen und deren Verwendung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Lang Spänen oder -splittern und deren Verwendung.
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Zur Erzeugung verschiedener Holz- oder Zellulosewerkstoffe geht man
gewöhnlich von Spänen aus. Das Holz wird maschinell zerhackt zu Spänen geeigneter
Grösse für den vorgesehenen Zweck. Da beim Zerhacken viele Zellulosefasern abgeschnitten
werden, ist dieses Verfahren nicht von Vorteil für Produkte,- bei denen die Festigkeit
der erzeugten Faser wichtig ist. Man hat deshalb versucht, Holz auf solche Weise
zu zerkleinern, dass die Zellulosefasern intakt bleiben, z.B. durch Schleifen des
Holzes zur Gewinnung von Holzpulpe; aber alle diese bekannten Verfahren weisen Nachteile
auf und sind nur für gewisse beschränkte Zwecke geeignet. Bei Zerspannungsmaschinen
sind den Dimensionen der Späne relativ enge Grenzen gesetzt, und der rasche Verschleiss
der Messer führt zu Schwankungen in den Eigenschaften und der Qualität der Späne.
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Ziel der Erfindung war daher die Schaffung eines Verfahrens zum Zerspanen
von Holz, indem man auf Abschnitte davon solche Kräfte einwirken lässt, dass die
im Holz auftretenden Spannungen dessen Festigkeit übersteigen. Vorzugsweise lässt
man Scherkräfte einwirken, da die Scherfestigkeit von Rundholz beträchtlich geringer
ist als die Bruchfestigkeit bei gewöhnlichen Spannungen. Bei diesem Verfahren braucht
man kein Schneidewerkzeug, das die Fasern abscheren kann. Die zum Zerspanen des
Holzes nötigen Kräfte erfolgen durch Biegung, Verdrehung und Scherung. All diese
Kräfte bewirken, dass das Holz in langspänige Teile zerlegt wird, indem der Riss
längs der Faser erfolgt, zu sog. Langspänen.
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Produkte aus Langspänen lassen sich auf verschiedene Weise her«<
stellen. Um Produkte mit guter Festigkeit und gefälligem Aussehen zu erhalten, werden
die Späne vorzugsweise in Längsrichtungen des Produkts angeordnet. Langspan-Werkstoffe
lassen sich nach verschiedenen Verfahren herstellen, z.B. durch Spritzgiessen oder
Verpressen ähnlich wie bei der Herstellung von Spanplatten. Die Festigkeit ist jedoch
höher als diejenige von SpanplattenX weil die Spanlänge grösser ist.
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Wegen der höheren Festigkeit lassen sich solche Langspäne zu Platten
ftir die Schreinerei verarbeiten. Solche Platten haben eine saubere Oberfläche,
gute Masshaltigkeit sowie eine bessere Stabilität als gewöhnliches Holz. Platten
der gewünschten Länge lassen s sich ohne Verschnittabfall herstellen. Die spanabhebende
Verarbeitung kann mit den üblichen Maschinen erfolgen.
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Abschnitte mit Profil lassen sich, um Material zu sparen, durch Spritzen
und Verpressen in eine Form bringen, die funktionellen, ästhetischen und Festigkeitsansprüchen
genügt. Die anschliessende Bearbeitung lässt sich dadurch auf ein Minimum reduzieren.
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Holzerzeugnisse, wie Möbel, mit gekrümmten oder gewölbten Flächen
lassen sich durchFormverleimen erzeugen. Der Span wird mit Vorteil in Richtung der
Hauptbeanspruchung angeordnet. Grössere Platten derselben Art wie die gewöhnlichen
Spanplatten lassen sich aus parallel gerichteten Lang spänen erzeugen. Die Schichtrichtungen
der Verbundprodukte können in einem Winkel zueinander stehen, und der Kern der Platte
oder des Profils kann aus billigerem Material bestehen. Werden die Lang späne lose
und in wirrer Anordnung verpresst, so erhält man eine poröse Platte ähnlich den
l'Excelsior"-Platten.
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Die Oberflächenbehandlung von Langspan-Erzeugnissen kann auf herkömniLiche
Art erfolgen, z.B. durch Beizen, Anstreichen, Lackieren oder Ueberziehen mit Kunststoff
unter Anwendung von Wärme- oder Ionenstrahlung.
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Ein Langspan nach der Erfindung hat eine längliche Form und eignet
sich daher für armierte Erzeugnisse, die z.B. auf Biegung oder Zug beansprucht werden.
Derartige Erzeugnisse erreichen eine höhere Festigkeit als solche aus kürzeren Spänen.
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Bei der Herstellung kann man von Rundholz ausgehen, das zerspant wird
in dünne, aber vcrhältnismässig kleine Teilchen. Mit Vartcil verwendet man dünnes
Holz. Die beim crsten Zerspancn erhaltenen Teilchen lassen sich noch in dünnerc
Teilchen zerlegen, bis man schliesslich einen Langspan erhält. Der Querschnitt des
Langspans beträgt gewöhnlich einige mm2 Anhand der beiliegenden Zeichnung werden
Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Darin zeigen: Fig. la ein Rundholz
beim Verdrchen um eine parallel zur Faserrichtung liegende Achse, Fig. lb ein Rundholz
beim Biegen um eine Achse senkrecht zur Faserrichtung, Fig. 2 ein Schema der auf
ein Rundholz einwirkenden Scherkräfte, Fig. 3 die Scherung längs der Fascrn und
Fig. Lk den Druck quer dazu, Fig. 5 ein Blockschema der Herstellung von Lang spänen
und Erzeugnissen daraus, Fig. 6 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Langspänon, Fig.
7 einen Schnitt längs Linie VII-VII durch Fig. 6, der ein Backenpaar zeigt, Fig.
8 eine andere Ausfilhrungsform des Backcnpaars nach Fig. 7 zum gleichzeitigen Scheren
und Schälen, sowie Fig. 9 eine Vorrichtung zum kombinierten Quetschen und Schälen.
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Das je in den Fig. la und Ib eingeschlossene Diagramm zeigt, wie sich
die Scherspannllngen r über den Querschnitt vcrtcilt. Das Drehmoment ist mit M und
die Biegescherkraft mit T bezeichnet.
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In Fig. 3 und lt bedeutet F die ausgeübte Kraft. Dic verschiedenen
genannten Beanspruchungsarten können wenn nötig zweckmässig
kombiniert
werden. Die Beanspruchung variieren, alternieren oder pulsieren mit beliebiger Amplitude
und Frequenz.
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Eine stärkere Schneidewirkung erzielt man unter kombinicrter Beanspruchung,
weil die erreichte Scherkraft die Summe der Einzelkräfte ist. Beispielsweise ergibt
Verdrehung und Biegung kombiniert höherc Scherkräfte in gewissen Punkten der Randzone
des Rundholzquerschnitts. Auf diese Weise können sich in den Scherkraftdiagrammcn
die Arbeitsflächen überlagern. Fig. 2 zeigt an einem Beispiel, wie Linie OB in der
Neutralebene ABCD eines Rundholzes von den durch Biegung und Verdrehung bewirkten
Scherspannungon beeinflusst wird. Ihre Grössenordnung orgibt sich aus dem Parallelogramm
OBEF mit der Hauptkraft BE, die in Punlçt B angreift.
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Zur erfindungsgemässen Herstellung von Langspänen benötigt man eine
völlig neuartigc Vorrichtung. Ein Beispiel einer geeigneten Ausführungsform wäre
eine Vorrichtung mit Backen zum Festhalten des Holzes. Die Backen können paarweise
auf de Länge des Rundholzes verteilt angeordnet werden (siehe Fig. 6). Die von den
Backen ausgeübte Kraft ist so gross, dass sio nicht an der Holzoberfläche rutschen
können (siehe Fig. 7).
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Jedes Backenpaar wird gegenüber den anderen Backenpaaren so bewegt,
dass sich das Rundholz dadurchverformt, wobei die vorgesehenen inncrcn Spannungen
darin auftreten. Die Hauptbewegung der Backen setzt sich aus Parallelvcrschiebung
zueinander und Verdrehung zusammen.
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Dic Parallelverschiebung crfolgt so, dass sich die Längsachse des
Rundholzes durchbiegt, wobei Scherspannungen im Holz auftreten, die eine Verteilung
der Scherkraft auf einer Kurve nach Fig. lb bewirken. Dic Verdrehung in jedem Backenpaar
erfolgt in ciner senkrecht zur Neutralfasor des Rundholzes liegenden Ebene. Auf
diese Weise crhält man ein Drehmoment im Holz mit eincr Drehscherkraft nach Fig
la. Dank der grossflächigen Backen und der hohen Zusammcnpresskräfte wird das Holz
gequetscht (siehe Fig. 4
und 7). Die Backen können auch so konstruiert
sein, dass sio das Rundholz schälen. Zu diesem Zwcck sind sie zum Teil nach Fig.
8 ausgebildet und werden parallel gegeneinander in tangentialer Richtung vcrschoben,
durch die mit Pfeilen angedeuteten Kräfte nach Fig. 3 oder mit ciner zusanuiesetzten,
auch Dreh- und/oder Druckbewegung. Das weiter Zerteilen des Holzes kann in immer
kleineren Vorrichtungen geschehen.
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Dcr letzte Schritt ist die Kalibrierung des Spanquerschnitts, zum
Beispiel durch ein kombiniertes Quetschen und Schälen zwischen zwei ebenen Flächen
mit insbesondere gezähnten Oberflächen (siehe Fig. 9).
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Die fcrtigen Langspänc sollten 50 bis 150 mm lang sein und einen Querschnitt
von 1 bis 20 mm, vorzugsweisc 2 bis 8 mm, haben. Kleine Teilchen, Zweige und Rinde
werden durch Sicben entfernt und die Langspäne nach ihrer Länge sortiert. Jc nach
der Verwendung können sie parallel gebündelt werden zur Verarbeitung auf Erzeugnisse
mit hoher Biege- und Zugfestigkeit. Nach Zugabe von Leim oder Kunststoff als Bindemittel
werden die Späne unter Hochdruck und geeignctcr Temperatur zu Erzeugnissen mit den
gewünschten Eigenschaften und Ausmassen spritzvcrgossen oder verpresst.