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Verfahren unJ Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von heißgepreßten
Strangwerkstoffen, insbesondere Holzwerkstoffplatten.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur erstellung
von heißgepreßten Strangwerkstoffen, insbesondere von Holzwerkstoffplatten, wie
Holzspanplatten oder Holzfaserplatten. Bekannte binrichtungen dieser Art arbeiten
z.B.mit einer Vorwärmstrecke vor der eigentlichen kontinuierlichen Presse im hochfrequenten
Kondensator-Wechselfeld und einer Weitererwärmung des Preßgutes zwischen den preßbändern
durch Kontaktheizung der als Plattenkette ausgebildeten Preßbänder, wobei in jeder
Platte eine elektrische Beheizung vorgesehen ist. Diese .inrichtungen sind sehr
aufwendig, weil jeder Platte der Plattenkette über Schleifkontakte der Heizstrom
zugeführt werden muß und weil ferner jede Platte über kugelgelagerte Rollen gegen
ein starres Preßbett abgestützt werden muß.
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Andere bekannte Einrichtungen arbeiten ausschließlich mit einem hochfrequenten
Kondensator-Wechselfeld zwischen den als Stahlbänder ausgebildeten Preßbändern'
die sich beisDielsweise über Walzkörper gelen die Druckkörper abstützen.
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Die Abstützung der Wälzkörper in der Verdichtungszone, die sich trichterförmig
verjüngt, bereite praktisch Schwierig keiten. Ausserdem ist der Wärmebedarf während
des gesamten Preßvorganges unterschiedlich. Bei derartigem Pressen ist es ebenfalls
bekannt, durch ausströmende heiße Gase aus den Druckkörpern zwischen den \Wälzkörperketten
hindurch die als Stahlbänder dienenden Preßbänder aufzuheizen und auf diese Weise
einen gewissen Teil der benötigten Wärme durch Kontaktwärme an der Oberfläche des
Preßgutes einzubringen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Preßzone in mehrere
Zonen zu
unterteilen und den Wärmebe@arf diesen Zonen anzupassen.
In dieser Hinsicht ist eine Einrichtung bekannt mit einer kalten Vorpresse, die
das kontinuierlich auf ein Transportband gestreute Spänevlies vorverdichtet. Hinter
dieser kalten Vorpresse wird das verdichtete Spänevlies zwischen Kondensatorplatten
im hochfrequenten Kondensator-Wechselfeld dielektrisch erwärmt und anschliessend
in eine weitere kontinuierliche Preß-und Kalibriervorrichtung einem führt, Zwischen
einzelnen Kalibrierwalzen sind gegebenenfalls weitere Kondensatorplatten zur dielektrischen
Erwärmung des Preßgutes angeordnet. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß die
wesentliche Wäriezufuhr im hochfrequenten Kondensator-Wechselfeld zwischen der Vorpresse
und der Preß-und Kalibriereinrichtung wiederum ohne Preßdruck erfolgt. Die Hinwendung
weiterer Kondensatorplatten zwischen Kalibrierwalzen in der Pl ß-und Kalibriereinrichtung
erfordert die Verwendung elektrisch nicht leitender Förderbänder, z.B. aus Kunststofftextitgeweben
oder dergleichen, welche eine geringe Biegesteifigkeit besitzen, so daß die ganze
Preß-und Kalibriereinrichtung praktisch nur unter Walzen-Liniendruck arbeitet. Es
ist jedoch allgemein bekannt, daß zur Erzielung einer einwandfreien Verleimung in
Holzwerkstoffplatten für eine bestimmte Zeit ein annähernd gleichmäßiger Flächendruck
ausgeübt werden muß, da hinter jedem Wal zenpaar der Liniendruck sofort aufhört
und die angefangene Kunstharzbindung in dem rückfedernden Holzwerkstoff wieder zum
Teil aufgerissen wird.
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Auch andere bekannte Einrichtungen sind bereits längs der Förderbahn
in eine Anzahl von Teilheizstrecken unterteilt. Bei diesen Preßt einrichtungen wird
als Druckmedium für beide Förderbänder unter Uberdruck stehende Flüssigkeit oder
Gas verwendet, welche vorzagsweise gleichzeitig das Heizmedium bilden. Die Förderbänder
werden zur Vermeidung der gleitenden Reibung schwimmend auf dem Druckmedium
geführt.
Derartige Ein@ichtungen sitd noch nicht praktisch verwirklicht worden, es dürfte
ausserordentlich schwierig sein, das Druckmedium gegen die Förderbänder an allen
Stellen ausreichend abzudichten, insbesondere, wenn man an den robusten Dauerbetrieb
in 3 Schichten eines Spanplattenwerkes denkt.
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Beim Pressen von Eolzwerkstoffplatten zwischen feststehenden Heizplatten
kann man folgendes beobachten: Die Verdichtungszeit bis zur Erreichung des gewünschten
Plattenabstandes bzw. der gewünschten Preßgutdicke ist sehr stark abhängig von der
Feuchtigkeit des Preßgutes und von der Durchwärmung desselben. Es ist allgemein
bekannt, daß Holz unter Einfluß von Feuchtigkeit und Wärme plaste fizierbar wird.
Alle gebogenen Holzteile werden auf diese Weise hergestellt. Wenn während der Verdichtung
genügend Feuchtigkeit und Wärme den Holzkleinteilen zugefügt wird, werden sie so
plastisch, daß die Verdichtungszeit und der Verdichtungsdruck auf ein Minimum reduziert
werden können. Bekannt ist es deshalb auch schon in dieser Phase durch die Preßplatten
nindurch Dampf in die Holzwerkstoffmasse einzublasen.
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Bei zusätzlicher Verwendung der dielektrischen Erwärmung des Preßgutes
im hochfrequenten Kondensator-Wechselfeld tritt die Erwärmung des Preßgutes erst
dann ein, wenn der Preßspalt auf sein Minimum verringert ist, d.h. wenn die endgültige
Plattendicke erreicht ist. Bei größerem Abstand sind die dielektrischen Verluste
einfach geringer, weil das Dielektrikum noch zu dick ist, Für die Vorerwärmung und
Plastifizierung des Preßgutes in der Verdichtungszone ist die dielektrische Erwärmung
deshalb ungeeignet. Andererseits nimmt die Wärmezufuhr im hochfrequenten Kondensator-Wechselfeld
mit zunehmender Austrocknung des Preßgutes ab, so daß bei eimer gegebenenfalls weitergehenden
Erhitzung des Preßgutes zwisc An d n W platten als Kalibrierplatten die Wärme wieder
großenteils
als Kontaktwårre über de Heiz)latien zugeführt werden
muß.
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Der Gegendruck ist im allgemeinen während dieses Kalibriervorganges
sehr gering bzw. fast überhaupt nicht mehr vorhanden.
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Die Erfindung benutzt diese Beobachtungen für ein Verfahren und eine
Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von heißgepreßten Strangwerkstoffen,
insbesondere Holzspanplatten, wobei das Preßgut in einer Verdichtungszone durch
rasche Einwirkung von Feuchtigkeit und Wärme stark plastifiziert wird, in einer
anschliessenden Preßzone durch weitere erhebliche Wärmezufuhr gehärtet und teilweise
getrocknet wird und in einer anschließenden Kalibrierzone ohne nennenswerten Preßdruck
durch weitere Wärmezufuhr auf die gewünschte Endfeuchte getrocknet bzw klimatisiert
und gegebenenfalls wärmevergütet wird. In der Klimatisierzone kann auch Wärme entzogen
und damit das Preßgut gekühlt werden.
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In der Verdichtungszone wird die Durchfeuchtung und rasche Aufwärmung
des Preßgut, insbesondere durch Oberflächenfeuchtigkeit und hohe Kontaktwärme der
Preßbänder, bewirkt.
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In der Preßzone wird durch Kontaktwärme undrzusätzlich durch dielektrische
Erwärmung zwischen den Preßbändern die rasche Aufheizung des Preßgutes vorgenommen.
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In der Kalibrierzone wird im wesentlichen durch die fortschreitende
Abtrocknung des Preßgutes keine erhebliche Erwärmung im hochfrequenten Kondensator-Wechselfeld
mehr stattfinden, so daß eine gewünschte Wärmebehandlung hier wiederum im wesentlichen
durch Kontaktwärme vorgenommen wird.
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Eine Einrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt
als Preß-und gleichzeitig als Förderelemente endlose Bänder, insbesondere Stahlbänder,
zwischen denen und dem Preßgut Gewebebänder, vorzugsweise Drahtgewebebänder, mitlaufen.
Diese Drahtgewebebänder
sollen bevcrzugt glatt gewalzt sein.
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Die Gewebebänder sollen vor der Auflage der Stahlbänder in der Verdichtungszone
das Preßgut bereits einschließen.
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Zweckmäßig ist es, die Gewebebänder vor dem Einlauf in die Verdichtungszone
Befeuchtungseinrichtungen durchlaufen zu lassen.
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In der Verdichtungszone können die Stahlbänder oder die Gewebebänder
allein ohne die bereits aufliegenden Stahlbänder schleifend zwischen den keilförmig
oder trompetenförmig sich nähernden Druckkörpern hindurchgezogen werden.
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Werden in der Verdichtungszone bereits die auf den Gewebebändern
aufliegenden Stahlbänder als Förder-und Druckmittel benutzt, so kann zwischen den
Druckkörpern und den Stahlbändern ein die Reibung verringerndes Flüssigkeits-oder
Gaspolster erzeugt werden, oder es kann ein die Reibung verringerndes Material zwischen
Druckkörpern und Stahlbändern angeordnet werden z.B.Bronce-Drahtgewebe mit Blei-Zinn-Lagermetall
getränkt, oder Bronce-Drahtgewe be mit Teflon und Molybdändisulfid oder Grafit gefüllt.
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Da die Verdampfung der Oberflächenfeuchtigkeit, insbesondere in den
gegebenenfalls befeuchteten Gewebebändern in der Verdichtungs zone sehr rasch erfolgen
soll, muß den Druckkörpern eine erhebliche Wärme zugeführt werden. Zur Temperaturregelung
dieser Druckkörper werden zweckmäßig hinter der Verdichtungszone auf den Stahlbändern
schleifende Temperaturfühler angeordnet, welche an Hand der Temperatur der Stahlbänder
hinter der Verdichtungszone die Temperatur der Druckkörper in der Verdichtungszone
regeln.
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In der Preßzone im Anschluß an die Verdichtungszone und in der daran
anschließenden Kalibrierzone werden die Stahlbänder vorzugsweise über umlaufende
Wälzkörperketten gegen die den Preßspalt und den Kalibrierspalt bildenden Druckkörper
abgestützt,
Neben dieser bekannte, AtatUtzung der Stahlbänder in
der Preß-und Kalibrierzone gegen die Druckkörper kann zweckmäßigerweise in diesen
Zonen auch die bekannte Wärmeübertragung durch heiße Gase auf die Stahlbänder geschehen,
welche abwechselnd aus den Druckkörpern durch geeignete Düsen ausgeblasen und wieder
abgesaugt werden.
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Die in der Preßzone und in der Kalibrierzone benötigten heißen Gase
werden zweckmäßigerweise in einer Brennkammer mit Direktbefeuerung und Umgasbetrieb
erzeugt, welche gleichzeitig, insbesondere mit den bei der Verbrennung des Heizmediums
entstehenden Gasüberschußmengen, einen Wärmeaustauscher für ein flüssiges Wärmeübertragungsmittel
zur Beheizung der Druckkörper in der Verdichtungszone erhitzen.
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Die Figur erläutert die Erfindung an einem schematischen Beispiel.
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Die kontinuierliche Prel ì richtung wird im wesentlichen aus den umlaufenden
flexiblen als Fördermittel und Preßbänder wirkenden Stahlbändern 1 gebildet, welche
um die zugehörigen Umlenkwalzen 2 laufen. Die Preßeinrichtung ist in die Verdichtungszone
3, die Preßzone 4 und die Kalibrierzone 5 eingeteilt. Die Verdichtungszone 3 wird
durch die Druckkörper Ó gebildete welche den Verdichtungsspalt 7 trompetenförmig
verjüngen und zwischen denen sich die Stahlbänder 1 schleifend hindurchziehen. Die
Preßzone 4 und die Kalibrierzone 5 wird durch die Druckkörper 8 gebildet, zwischen
denen und den Stahlbändern 1 sich die Wälzkörperketten 9 abwälzen.
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Zwischen den als Stahlbänder ausgebildeten Preßbändern 1 und dem Preßgut
10 laufen die Gewebebänder 11 und lla durch die Preßeinrichtung. Die Gewebebänder
11 und lla sind vorgezogen und durchlaufen vor dem Einlauf in die eigentliche Preßeinrichtung
die Befeuchtungseinrichtungen 12. Das untere Gewebeband lla kann weiter vorgezogen
werden und unter einer Streumaschine 13 hindurchgeführt werden, welche das Preßgut
10 auf das Gewebeband lla auflegt. Zwischen der Verdichtungszone 3 und der Preßzone
4 schleifen Tempera-
In der Verdichtungszone wird vorzugsweise unabhängig
vom erzielten Verdichtungsmaß mit konstantem, die gleitende Reibung zwischen Stahlbändern
und Druckkörpern ermögliohtendem Preßdruck gearbeitet. Die Druckkörper in der Kalibrierzone
und Preßzone können getrennt oder gelenkig miteinander verbunden werden und an der
-inlaufseite der Preßzone wird vorzugsweise ein konstanter Druck auf diese Druckkörper
und damit auf die Stahlbänder ausgeübt. Besonders vorteilhaft ist es dann, wenn
eine Regelung eingebaut wird,welche die Durchlaufgeschwindigkeit des Preßgutes einerseits
und die Wärmezufu@r vor aile iY der l'reßzone andererseits in Abhängigkeit von dem
herrschenden Gegendruck des Preßgutes auf die Druckkörper an der Übergangsstelle
zwischen Preßzone und Kalibrierzone steuert.
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turfühler 14 auf den Stahlballdern 1, welche zur Regelung der Temperatur
und der eingeführten Wärmemenge in die Druckkörper 6 der Verdichtungszone 3 vorgesehen
sind. Die Verdichtungszone 3 kann auch vor der eigentlichen Preßeinrichtung angeordnet
werden, so daß lediglich die Gewe)ebänder 11, lla, insbesondere Stahldrahtgewebebander,
durch die Druckkörper 6 schleifend hindurchgezogen werden und auf diese Weise das
Preßgut zwischen den Druckkörpern 6 verdichten. Bei einer Anordnung der Verdichtungszone
in der Preßeinrichtung wird zweckmäßigerweise zur Verringerung der Reibung zwischen
den Stahlbändern 1 und den Druckkörpern Ó ein Flüssigkeits-oder Gaspolster zwischen
den Druckkörpern 6 und den Stahlbändern 1 gebildet. Dies kann beispielsweise in
der Weise geschehen, daß unter entsprechendem Uberdruck Wasser durch feine Düsen
in den Spalt zwischen Druckkörper 6 und Stahlbänder 1 gepreßt wird, welches bei
der hohen Temperatur dort verdampft und ein die Reibung verhinderndes Gaspolster
bildet. Die Druckkörper 8 können auch jeweils in der Preßzone 4 und in der Kalibrierzone
5- unterteilt sein.
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Die Druckkörper 8 übertragen die Wärme in bekannter Weise durch heiße
Gase auf die Stahlbänder 1, welche aus entsprechenden Düsen aus den Druckkörpern
8 durch die Wälzkörperketten 9 hindurch auf die Stahlbänder 1 aufgeblasen und wechselweise
wieder abgesaugt werden. In gleicher Weise kann gegebenenfalls eine Kühlung in der
Kalibrierzone 5 durch im Kreislauf auf die Stahlbänder aufgeblasene und abgesaugte
gekühlte Gase bewerkstelligt werden. Die Umlenkwalzen 2 für die Stahlbänder 1 können
starr angeordnet werden, so daß für die Veränderung der Preßspaltdicke lediglich
der Abstand zwischen den Druckkörpern 6 und den Druckkörpern 8 zu verändern ist.
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Der gesamte untere Teil der Preßeinrichtung einschließlich der Gewebebänder
lla kann geerdet sein und von dem gesamten oberen Teil der Preßeinrichtung einschließlich
der Gewebebänder 11 gegenüber dem
unteren Teil isol:er-t angeordnet
werden. Der obere Teil der Preßeinrichtung wird dann einer hochfrequenten Wechselspannung
angeschlossen, so daß sich insbesondere im Preßspalt 4 ein starkes Kondensator-Wechselfelu
ausbildet. In der Verdichtungszone 3 ist das als Dielektrikum wirkende Preßgut 10
noch zu dick und zu locker verdichtet, so daß keine zu hohen dielektrischen Verluste
eine~ ten werden. Erst in der Preßzone 4 ist der endgültige Abstand der Stahlbänder
1 auf die gewünschte Plattendicke erreicht und durch den dort noch vorhandenen Feuchtigkeitsgehalt
im Preßgut 10 entstehen hier die stärksten dielektrischen Verluste und damit die
rascheste Aufheizung im hochfrequenten Kondensator-Wechselfeld.
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In der Kalibrierzone 5 ist der größte Teil der Feuchtigkeit ausgedampft
und die dielektrischen Verluste im Preßgut 10 fallen hierdurch wieder stark ab,
so daß in diesem Bereich der Einfluß der Hochfrequenzenergie wieder gering wird.
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Die Druckkörper 6 in der Verdichtungszone 3 werden zweckmäßig mit
einem flüssigen Wärmeübertragungsmittel beheizt, da sich hierdurch die zu übertragende
Wärmemenge am besten regeln läßt. Dies kann in bekannter Weise unter Uberdruck stehendes
Wasser oder ein entsprechendes Wärmeübertragungsöl sein. Dieses flüssige Wärme~
übertragungsmittel wird in einem gesonderten Wärmeaustauscher aufgeheizt und vorzugsweise
wird eine Brennkammer verwendet, welche gleichzeitig die heißen Gase zur Kontakterwärmung
der Stahlbänder in der Preßzone 4 und gegebenenfalls auch in der Kalibrierzone 5
erzeugt und den Wärmeaustauscher für das flüssige Wärmeübertragungsmittel der Druckkörper
6 beheizt.
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Erst mit dieser Aufteilung in die Verdichtungszone 3, die Preßzone
4 und die Kalibrierzone 5 mit einem Befeuchtungs-Erwärmungs-und Druckverlauf in
der Form, daß die niedrigstmögliche Verdichtungsarbeit benötigt wird, kann eine
kontinuierliche Preßeinrichtung
mit besonders hoher Wirtschaftlichkeit
betrieben werden0 In der Preßzone 4 und in der Kalibrierzone 5 entsteht zwar theoretisch
zwischen gegenüberliegenden Wälzkörpern auch ein gewisser Liniendruck, die Durchbiegung
der Stahlbänder zwischen den Auflagepunkten der Wälzkörperkette beträgt jedoch weniger
als einen zehntel Millimeter und die Rückfederung eines gepreßten Holzwerkstoffes
um Bruchteile eines Millimeters ist völlig ungefährlich im Hinblick auf eine eventuelle
Zerreiung von Leimpunkten, die noch nicht völlig ausgehärtet sind. FIan kann also
praktisch auch in der Preßzone und der Kalibrierzone mit einem flexiblen Stahlband
als Preßband und Wälzkörperketten zwischen diesem und den Druckkörpern von einem
gleichmäßigen Flächendruck sprechen. Die kleinen wandernden Druckspitzen zwischen
den Auflagepunkten der Wälzkörperketten und dem Stahlband auf das Preßgut haben
sogar eine besonders vorteilhafte kalibrierende Wirkung. Diese Vorteile sind inzwischen
bei dem altbekannten Abstützverfahren von flexiblen Preßbändern gegenüber festen
Druckkörpern praktisch nachgewiesen worden. Auf keinen Fall ergeben sich jedoch
die nachteiligen Folgen eines reinen Liniendrucks zwischen Walzenpaaren und einer
darauf folgenden völligen Druckentlastung mit der Zerstörung der Leimbindungen durch
die Rückfederung des Preßgutes. Die schleifende Abtragung der Preßbänder gegenüber
den Druckkörpern in der Verdichtungszone hat gegenüber den bekannten Einrichtungen
mit ebenfalls Wälzkörpern an dieser Stelle jedoch den Vorteil, daß in der Verdichtungszone
eine hohe Wärmemenge durch Xontaktwärme übertragen werden kann und daß die Temperaturregelung
in diesem Bereich sehr exakt vorgenommen werden kann. Schließlich ist die Kurvenbahn
für eine Wälzkörperkette bei einer sehr großen Preßbandcrei schwierig herzustellen,
so daß auch von dieser Seite her ges; lén die schleifenAde Abtragung in der Verdichtungszone
5 von forF eil ist.
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;folzwerkstoffe beispielswese nit Harnstoffharzbildung, bei denen
eine Temperatur um 1000 Cels.zur Aushärtung des Bindemittels ausreicht, benötigen
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gar keine Hochfrequenzenergie für die Preßzone
4. Die rasche Aufheizungin der Verdichtungszone durch Oberflächenfeuchtigkeit und
sehr hohe hontakttemperatur der Druckkörper 6 genügt für die schnelle Aufheizung
des Preßgutes 10 bis auf ca.100 vollständig. Bei Holzwerkstoffen, die zur Aushärtung
des Bindemittels auf wesentlich höhere Temperaturen gebracht werden müssen, ist
die zusätzliche Anwendung von Hochfrequenzenergie zweckmäßig, die sich automatisch
in erster Linie in der Preßzone 4 auswirkt. Dies trifft vor allem für phenolharzgebundene
und noch mehr für Platten mit einem Bindemittel in Form von Sulfitablauge der Zellstoffindustrie
zu.
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Für Platten mit Sulfitablauge als Bindemittel ist es ohne weiteres
möglich, der beschriebenen kontinuierlichen Preßeinrichtung eine Nachhärte-und Wärmevergütungseinrichtung
unmittelbar nachzuschaiten, welche beispielsweise lediglich aus Wälzkörperketten
bestehen, die unmittelbar über das Preßgut laufen und sich gegen einen Kalibrierspalt
abstützen, in dem heiße Gase auf das Preßgut geblasen werden. So wird eine Zwischenabkühlung
des Preßgutes vermieden, die bei der Herstellung derartiger Platten in Etagenpressen
nicht zu vermeiden ist. Auf diese Weise kann die Nachvergütung oder Nacherwärmung
der Holzwerkstoffplatten relativ kurz erfolgen, so daß ein Minimum an Zersetzung
der Holzsubstanz durch die überhöhte Temperatur eintritt. Die teilweise Zersetzung
der Holzsubstanz bei einer zu Bogen Wärmevergütung, beispielsweise bei Temperaturen
um 1800, bedingt eine starke Braunfärbung und eine wesentliche Minderung der Festigkeit
der Holzwerkstoffplatten. Sgit diskontinuierlich arbeitenden Etagenheizplatten-Pressen
kann dieser Nachteil einer lang andauernden Wärmevergütung nur durch entsprechend
lange
Dreß~ei'en vermieden worden, wodurch wiederum die Leistung der Presse zu stark absinkt.
Durch das Nachschalten einer kontinuierlichen Nachbehandlungs-und Vergütungszone
kann bei dem kontinuierlichen Herstellungsverfahren derartiger Platten sowohl der
Nachteil einer zu langen Preßzeit als auch der Nachteil der Festigkeitsverluste
und Braunfärbung der erzeugten Platten vermieden werden.
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Patent - Ansprüche 7)1,., Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung
von heißgepreßten Strangwerkstoffen, insbesondere Holzwerkstoffplatten, dadurch
gekennzeichnet, daß das Preßgut (10) in einer Verdichtungszone (3) durch die rasche
Einwirkung von Feuchtigkeit und Wärme stark plastifiziert wird, in einer anschließenden
Preßzone (4) durch weitere Wärmezufuhr gehärtet und teilweise getrocknet wird und
in einer anschließenden Kalibrierzone (5) ohne nennenswerten Preßdruck durch Wärmezufuhr
oder durch Wärmeentzug auf die gewünschte Endfeuchte getrocknet bzw. klimatisiert
oder gegebenenfalls wärmevergütet wird.
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2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Verdichtungszone (3) durch Oberflächenfeuchtigkeit und Kontaktwärme der Preßbänder
(1) die Plastifizierung des Preßgutes (10) vorgenommen wird.