DE2402440A1

DE2402440A1 - Verfahren und vorrichtung zum pressen von spanplatten

Info

Publication number: DE2402440A1
Application number: DE2402440A
Authority: DE
Inventors: Kuo-Cheng Shen
Original assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Current assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Priority date: 1973-03-06
Filing date: 1974-01-18
Publication date: 1974-09-26
Also published as: ZA741181B; FR2220571A1; AU6625474A; GB1470092A; FR2220571B1; JPS5024352A; DE2410746A1; BR7401657D0; DD110290A5

Description

DR. MÜLLER-30RE D:?L.-1NG. κ iOEM'NG DIPl.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-CKEM". DR. SChJN DIPL-PHYS. HERTEL

St/th. - C 2798 Künchen, den

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Verfahren und Vorrichtung zum Pressen von Spanplatten

40983 9/0618

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pressen von Teilchen- bzw. Spanplatten, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen unter Druck stehender Dampf in die Teilchenmatte während des Pressens dieser Matte eingeleitet wird.

Die Erfindung betrifft im einzelnen ein Verfahren zum Pressen von Spanplatten unter Verwendung von Dampf in einer Presse mit einem Paar Preßplatten und Einrichtungen zur Begrenzung einer Dichtkammer zwischen den Preßplatten, bei dem eine Matte aus Holzteilchen und ein warm härtender Klebstoffbinder zwischen den Preßplatten gepreßt werden.

Bei der Herstellung von Teilchen- oder Spanplatten wird ein warm härtender Klebstoffbinder mit den Holzteilchen vermischt und eine Matte wird geformt und gepreßt. Bei herkömmlichen Preßverfahren wird die zum Härten des Klebstoffbinders erforderliche Wärme vor allem durch Wärmeleitung von den Oberflächen der heißen Preßplatten geliefert. In einigen Fällen ist es erforderlich, die Temperatur in der Mitte der Matte zu erhöhen. Mit zunehmender Mattendicke ändert sich die Preßzeit nicht linear mit der Plattendicke, sondern überlinear.

Bei dem herkömmlichen "Dampfschock-" oder "Dampfstrahlverfahren" erhalten die Oberflächenschichten der Matte einen hohen Feuchtigkeitsgehalt, beispielsweise durch Aufsprühen von Wasser. Wenn die heißen Preßplatten die Oberflächenschichten der Matte berühren, verdampft das Wasser und bewegt sich in Sichtung der Mitte der Matte. Auf diese Art kann die Temperatur des Kernes schneller erhöht werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Flüssigkeitsmenge optimal eingestellt werden muß, da die Temperatur umso schneller ansteigt, je höher der Feuchtigkeitsgehalt ist, und andererseits auch je länger die Preßzeit zur Entfernung der überschüssigen Feuchtigkeit, die den Härtungsvorgang des Klebstoffbinders stört und Blasen verursacht, dauert. Bei diesem Verfahren besteht auch eine Schwierigkeit darin, Wasser an die Grundfläche der Matte zu bringen, da diese auf einer heißen Formplatte ausgebildet wird.

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Es ist vorgeschlagen worden, die Preßzeit dadurch zu verringern, daß man Dampf niedrigen Druckes von einer Kante der Matte während eines herkömmlichen Heißpreßvorganges zu der anderen leitet. Bei diesem Verfahren hat es sich jedoch gezeigt, daß die maximal erreichbare Temperatur in der Mitte der Matte auf der Ausgangsseite 10O⁰O "beträgt. Die Hauptnachteile dieses Verfahrens liegen darin, daß Temperatur- und Feuchtigkeitsgradienten entlang der Dampfströmungsrichtung quer über die Matte entstehen, die möglicherweise zu einem Verziehen einer großen Platte (1,20 χ 2,40 m) führen können, und derartig große Matten erfordern eine längere Zeit für den Durchgang des Dampfes.

Bei der herkömmlichen Herstellung von Spanplatten ist die Preßzeit der Engpaß in der Produktionskette, und dies ist auch der wesentliche Faktor für die Bestimmung der Produktivität. Mit zunehmender Plattendicke nimmt die Produktivität weiter ab. Ein weiterer Nachteil herkömmlich gepreßter Spanplatten besteht darin, daß sie empfindlich im Hinblick auf eine Dickenzunahme sind, wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt werden, sofern sie nicht nach dem Pressen behandelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man über Öffnungen in den einander zugewandten Oberflächen der Preßplatten unter Druck stehenden Dampf durch die Öffnungen einer Preßplatte in die Matte einleitet und aus den Öffnungen der anderen Preßplatte abläßt, daß man den Dampfaustritt zur Aufrechterhaltung eines erhöhten Druckes und einer erhöhten Temperatur in der Dichtkammer für eine zum Härten des Klebstoffbinders ausreichende Zeit beschränkt und daß man schließlich den Dampf aus der Dichtkammer abläßt und die Preßplatten zur Entnahme der Spanplatte trennt.

Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß aufgrund der normalerweise porösen Struktur von Spanplatten-Matten unter Druck stehender Dampf mit Hilfe von mit Öffnungen versehenen Preßplatten durch die Matte hindurchgeführt werden kann. Der eingeleitete Dampf bewirkt eine schnelle Wärmeübertragung auf die Matte und führt zu einer schnellen Härtung des Klebstoffbinders. Der

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Dampf wird durch, die mit Öffnungen versehene Preßplatte auf der einen Seite der Matte eingeleitet und durch die mit Öffnungen versehene andere Platte auf der gegenüberliegenden Seite der Matte abgelassen. Durch. Begrenzung der Matte in einer geeigneten Kammer und Beschränkung des Austrittes können erhöhte Temperaturen und Drücke innerhalb der Kammer aufrechterhalten werden, so daß sich eine schnelle Härtung des Klebstoffbinders und eine Entspannung der Druckspannungen der Holzteilchen beim ursprünglichen Pressen der Matte zu der gewünschten Plattendichte erreichen lassen. Der Dampf kann schnell von der Matte am Ende des Zyklus abgelassen werden, wobei der Druck aus der Kammer durch die Öffnungen in den Platten entweicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen einer Spanplatte umfaßt ein Paar von Preßplatten, wobei in jeder Preßplatte Öffnungen auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen- vorgesehen sind, sowie Einrichtungen zum Begrenzen einer Kammerzwischen den Preßplatten. Der Kammer sind Ventile und eine Dampfquelle zugeordnet, durch die die Kammer unter Druck gesetzt werden kann und der Dampfstrom durch die Matte sowie der Druckabbau in der Kammer gesteuert werden können.

Es wurde auch gefunden, daß das obige Verfahren und die Vorrichtung besonders vorteilhaft zur Bildung von Spanplatten sind, in welchen das Klebstoffbindemittel SuI fitablauge in Kombination mit einer Mineralsäure enthält. Eia Verfahren zur Herstellung von Spanplatten unter Vrrwendung von Sulfitablauge ist in der US-Patentanmeldung Nr. 338 562 vom 6. März 1973 beschrieben. Dieser Vorschlag zeigt im wesentlichen die Vereinigung und das Heißpressen einer Kombination von Holzteilchen, Sulfitablauge in fester oder flüssiger Form, in einer Menge, die wenigstens 3% Feststoffgewicht, bezogen auf Holzteilchen, äquivalent ist, und einer Mineralsäure in einem Mengenanteil, der 7 bis 25 Gew.%

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vorzugsweise 10 Ms 20 Gew.%, gemessen als konzentrierte Schwefelsäure, äquivalent ist, "bezogen auf das Gewicht an Sulfitablaugefeststoffen.

Beim Pressen unter Dampfinjektion gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß weniger Mineralsäure erforderlich, ist, um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Zwar ist der Grund nicht mit Sicherheit bekannt, jedoch wird angenommen, daß der Dampf organische Säure aus den Holzteilchen freisetzt und mehr Säure zur Verfügung stellt, die für das Verfahren wesentlich ist. In den unter Dampf gepreßten Spanplatten wurde ein niedrigerer pH festgestellt. Zusätzlich zum Vorteil der geringeren Säureanforderungen wird der Schaden vernachlässigbar, der bei Holzteilchen durch Hydrolyse mit Säure besteht. Es wird angenommen, daß etwa 1/4-der Säure, wie sie bei herkömmlicher Fertigung von Preßspanplatten unter Verwendung von Sulfitablauge benötigt wird erforderlich ist, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen". Mit der vorliegenden Erfindung können zufriedenstellende Ergebnisse mit einem Säuregehalt von nur 2%, gemessen als konznntrierte Schwefelsäure und bezogen auf das Gewicht an Sulfitablaugefeststoffen, erzielt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung soll die Preßzeit zum Pressen von Spanplatten verkürzt werden. Ferner soll es ermöglicht werden, Spanplatten größerer Dicke herzustellen, als es bisher praktisch oder wirtschaftlich in einem Flachpreßvorgang möglich vrar. Dabei soll sich eine Spanplatte mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere auf Wasserabsorption und Dickenzunahme ergeben. Die erfindungsgemäße Spanplatte so11in Bezug auf den Preßvorgang dimensionsstabil sein. Weiterhin liefert die Erfindung eine Besserung bei der Herstellung von Spanplatten, wobei Sulfitablauge

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und eine Mineralsäure als Klebebinder "benutzt werden, die insbesondere eine Verminderung des erforderlichen Säuregehaltes ermöglicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Fig. 1 ist ein schematischei? Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

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Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Pig. 1;

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Pig. 4 zeigt ein Beispiel einer typischen Beziehung zwischen der Preßzeit und der Plattendicke für ein herkömmliches Verfahren und das erfindungsgemäße Dampfpreßverfahren.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung ein Paar Preßplatten 1 und 2, die durch geeignete, nicht gezeigte Einrichtungen in Bezug aufeinander "bewegt werden können. Zwischen den Preßplatten 1 und ist ein ringförmiger Dichtrahmen 3 gewünschter Stärke vorgesehen, der auf der unteren Preßplatte 2 liegt. Wenn die Preßplatten gegen den Dichtrahmen 3 zusammengepreßt werden, wird eine Dichtkammer 4 für die Matte 5 begrenzt. Auf der Innenfläche weisen die Preßplatten eine Anzahl von Öffnungen 6 und 7 auf, die mit Kanälen 8 und 9 in Verbindung stehen. Die Kanäle 8 und sind mit einer Druckdampfquelle über Leitungen 10 und 11 verbunden. Einlaßventile 12, 13 und 14 steuern den Dampfeintritt. Die Kanäle 8 und 9 sind ebenfalls mit den Leitungen 15 und 16 verbunden. Der Austritt des Dampfes und der Abbau des Dampfdruckes werden durch die Ventile 17 und 18 gesteuert.

Jede Preßplatte weist einen Kanal 21 auf, der jeweils über eine Leitung 22 mit einer Heizfluidquelle, vorzugsweise ebenfalls Dampf verbunden ist, die die Platten auf der gewünschten Temperatur hält.

Im Betrieb wird die Teilchen- oder Spanplatten-Matte 5» die zur Erleichterung der Handhabung vorzugsweise durch zwei Siebe 25 vorgepreßt und gehalten wird, auf die untere Preßplatte 2 innerhalb des Dichtrahmens 3 gebracht. Die Preßplatten 1 und 2 werden aufeinander zugeführt und in dichtenden Eingriff mit dem Dichtrahmen 3 gebracht, so daß eine Dichtkammer 4 begrenzt wird. Zur Anhebung des Druckes innerhalb der Dichtkammer werden schnell die Einlaßventile 12 und 13 geöffnet, während die Auslaß-Ventile 17 und 18 geschlossen bleiben. Nach Erreichen des gewünschten Druckes wird das Dampf-Einlaßventil 13 geschlossen und das Auslaß-Ventil 18 wird teilweise geöffnet, so daß der Dampf durch

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die Matte 5 strömen kann, während gleichzeitig der gewünschte Druck in der Dichtkammer 4 aufrechterhalten wird. Nach der gewünschten Dampf-Zeit wird das Einlaßventil 12 geschlossen und alle Auslaßventile werden geöffnet, so daß der Dampfdruck abgebaut wird, bevor die Presse geöffnet wird. Während dieses Vorganges wird die Temperatur der Platten über die Temperatur des Heizfluids gesteuert, das durch die Kanäle 21 strömt. Die Temperatur der Platten liegt vorzugsweise 2,8 bis 11⁰G höher als diejenige des eingeleiteten Dampfes.

Die Vorrichtung der Fig. 1 ermöglicht ebenfalls eine Umkehr der DampfStrömungsrichtung. Durch richtige Betätigung der Einlaßventile 12 und 13 und der Auslaß-Ventile 17 und 18 kann der Dampf in die Matte wahlweise von der Seite der oberen oder unteren Preßplatte 1, 2 eingeleitet werden. Es hat sich gezeigt, daß bei dicken Spanplatten die Umkehr der Dampfströmungsrichtung während der Einleitung des Dampfes eine gleichmäßigere und schnellere Erwärmung der Matte ermöglicht.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Pig. 3 werden radiale Kanäle 39 verwendet, durch die es erleichtert wird, den Abstand zwischen den Öffnungen 37 mit radialem Abstand von der Mitte der Spanplatte 32 zu variieren und somit eine gleichmäßige Dampfdurchströmung aller Bereiche der Matte zu erzielen. Die Dichte ist an den Rändern einer seitlich nicht begrenzten Matte geringer, da die Porosität der Matte in diesem Bereich höher ist. Wenn der Abstand der Öffnungen in den EaJidbereichen größer ist, wird die Matte insgesamt gleichmäßiger durchströmt.

Im Eahmen der folgenden Beispiele werden Öffnungen verwendet, wie sie allgemein in Pig. 1 und 2 gezeigt sind. Alle Spanplattenmatten wurden zur Vereinfachung der Handhabung vorgepreßt. Die Preßplatten 1 und 2 wiesen jeweils Abmessungen von 61 χ 61 χ 6,7 cm auf. Die Kanäle 8 und 9 besaßen einen Abstand von 7,6 cm und einen Abstand von 1,27 cm von der jeweiligen inneren Plattenoberfläche. Die Öffnungen 6 und 7 hatten einen Abstand von 6,35 cm in Dichtung der Kanäle 8 und 9. Asbestdichtungen 23 und 24 lagen zwischen den Preßplatten 1 und 2 und dem Dichtrahmen 3 und er-

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möglichten es, in der Dicht kammer 4 einen Dampfdruck von wenigstens 21,1 kg/cm "bei einer Preßkraft von annähernd 15Ot aufrechtzuerhalten. Wenn der gewünschte Dampfdruck innerhalb der Dichtkammer 4 erreicht war., wurde das Auslaß-Ventil 18 geöffnet und der Dampf mit etwa 0,18 bis 0,23 kg/min abgelassen, während der Druck innerhalb von 2$> aufrechterhalten wurde. Nach Ablauf der gewünschten Dampfzeit wurde das Einlaßventil geschlossen und die Auslaßventile wurden geöffnet, so daß der Druck in der Kammer und der Matte abgelassen wurde. Die Auslaßzeit betrug normalerweise weniger als 30 Sekunden. Die Angabe "Preßzeit" bezieht sich auf die Zeit für den gesamten Preßzyklus vom Laden der Presse bis zum Öffnen. Unter "Dampfzeit» wird die Dauer der Dampfströmung durch die Matte verstanden. Die Preßplattentemperatur wurde über der Dampftemperatur gehalten, um so eine Kondensation zu vermeiden. Unter Dampfpressen wird das Preßverfahren der vorliegenden Erfindung verstanden, während ein herkömmliches Pressen ohne Einleitung von Dampf erfolgt.

Beispiel 1

Holz zweier Arten, nämlich Pappelholz (Populus grandidentata Michx) und Zuckerahorn (Acer saccharum Marsh) wurde zu Flocken geschnitten oder in der Hammermühle zu Spänen verarbeitet. Alle Flocken und Späne besaßen einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 6$ und 9$, bevor Harz aufgebracht wurde.

Ein handelsübliches, flüssiges Phenol-Formaldehyd-Harz mit 43$ Feststoffen und einem pH-Wert von 11,6 bis 11,9 wurde für alle Spanplatten verwendet. Das Harz wurde in einem umlaufenden Iiaboratoriums-Trommelmischer aufgesprüht.

Für keine der Spanplatten wurde Paraffin verwendet.

Es wurden drei lypen von Platten hergestellt: Eine homogene Platte (gesiebte Splitter oder Späne von 0,32 bis 0,635 cm mit A^CA Harzgehalt) j Spanplatten (Späne oder Flocken von 0,089x3»8x 0,32 bis 5,1 cm mit 5$ Harzanteil); und Dreischichtenplatten

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aus feinen Spänen oder Splittern (0,158 cm, gesiebt, mit 8$ Harzanteil) auf den Deckschichten und groben Spänen oder Splittern (0,32 bis 0,635 cm, gesiebt, 6$ Harzanteil) im Kern.

Die gepreßte Spanplatte wurde sofort gewogen und sodann in zwei Hälften geschnitten. Jede Hälfte wurde wiederum gewogen und die Dicke wurde gemessen. Eine Hälfte wurde sofort in einen Ofen gebracht für eine 16-stündige Nachhärtung bei 1O4_f4°C und eine Ofentrocknungs-Gewichtsbestimmung. Die andere Hälfte wurde auf Gleichgewicht gebracht bei 21⁰G und 655ε relativer Luftfeuchtigkeit. Dieselbe Konditionierung wurde den nachgehärteten Hälften vor der Prüfung erteilt. Die Dichte wurde auf der Basis des Ofentrocknungsgewichts und des konditionierten Volumens berechnet.

Die Torsions-Scherfestigkeit wurde bei Proben von 2,54 cm im Quadrat gemessen. Die Untersuchung wurde systematisch bei Proben jeder Halbplatte durchgeführt. Die normale Torsions-Scherfestigkeit wurde ermittelt mit Hilfe von zehn in trocknem Zustand geprüften Proben. Die Torsions-Scherfestigkeit in feuchtem Zustand wurde bei weiteren zehn Proben festgestellt, die einer beschleunigten Alterungsbehandlung (zwei Stunden Eintauchen in siedendes Wasser) ausgesetzt und in feuchtem Zustand geprüft wurden.

Alle angegebenen Eorsions-Scher-Werte sind Durchschnittswerte von zehn Messungen, die in der Mittelebene durchgeführt wurden. Die innere Haftfestigkeit in kg/cm (psi) beträgt etwa das 5,85-fache (11,3-fache) des Torsions-Scher-Wertes in mkg (ft-lb) für eine quadratische Probe mit 2,54 cm Kantenlänge.

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σο	12,7 cm	14,1 15,8	197 202	204	11 [47	12,43	0,73	15,8	1,96	0,72	9,7	57,6
*KLJ* O *CT)*	Ahorn- Plocken 5,08 cm	10,5 10,5 10,5 14,1 14,1 15,8 15,8 15,8 8,44	186 186 186 197 197 202 207 202 177	204 204	6[3l 6 / 3)	5,0 4,98	0,69 0,67	10,6 10,0	2,18 1,76	0,65 0,68	9,2 9,0	57,6 54,2
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		§,ÖS ein 7,62 cm									CD
	204 207	5 13] 715]	4,82 7,33	0,60 0,59	13,6 15,0	0,59 0,59	0,29 0,26	11,7 10,2	57,3 ^ 58,8 S

Die Tests der Dickenausdehnung und Wasserabsorption wurden ausgeführt mit quadratischen Proben mit 2,54 cm Kantenlänge, und zwar mit Proben der nachgehärteten Hälfte und der Vergleichshälfte jeder Platte. Bei einer 2,54 cm dicken Platte wurden zehn Proben flächig gegeneinandergelegt, wobei die obere Kante 2,54 cm unter dem Wasserspiegel lag. Die Wassertemperatur wurde während der 24-stündigen Durchtränkungsperiode auf 21,1 ί 1,1⁰G gehalten. Die Dickenzunahme und die Gewichtszunahme wurden als Prozentsatz der Ausgangswerte nach 1, 2, 4, 6 und 24 Stunden festgestellt.

Die Tabelle gibt an, daß im trocknen Zustand die Torsions-Scherfestigkeit im allgemeinen für dampfgepreßte und herkömmlich gepreßte Platten dieselbe ist, während in feuchtem Zustand die Torsions-Scherfestigkeit für dampfgepreßte Platten nach der zuvor erwähnten beschleunigten Alterungsbehandlung höher lag. Die dampfgepreßte Platte wies eine wesentlich verbesserte Abmessungsstabilität auf. Die Dickenzunahme und die Wasserabsorption waren verringert.

Die Reihe der sieben Ahornplatten von 2,54 cm zeigen die Wirkung

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der Dampfzeit bei 14,4 kg/cm . Im allgemeinen wurde die Plattenqualität durch Verlängerung der Dampfzeit nicht wesentlich verbessert.

Beispiel 2

Etwa 12,7 kg hammergemahlene Hartahornteilchen (Maschengröße y 1/16, < 1/4j das heißt > 1,6 mm, <^ 6,4 mm) wurden mit handelsüblichem flüssigen Phenol-Formaldehyd-Harz (4$ Harz-Eestsubstanz, bezogen auf das ofentrockene Teilchengewicht) besprüht und in Chargen zu 2,72 kg gemessen, und jede Charge wurde zu einer Matte von 3,8 cm geformt und vorgepreßt. Eine Reihe von Platten von 2,54 cm (Dichte 0,689 bis 0,769 g/crc?) wurde aus diesen Matten mit gesättigtem Dampf mit Hilfe von Drücken zwischen 3,52 und 21,1 kg/cm mit zwei verschiedenen Dampf zeiten von 1/2 und 3 Minuten hergestellt.

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Es liegt auf der Hand, daß der höchste Dampfdruck 21,1 kg/cm , 218⁰O, kombiniert mit einer dreiminütigen Dampfzeit zu Platten mit geringsten Dickenausdehnung führt. Derselbe Dampfdruck in Kombination mit einer 1/2-minütigen Dampfzeit führte zu einer Platte mit der höchsten Torsions-Scherfestigkeit. Offenbar würde ein höherer Dampfdruck oder eine längere Dampfzeit die Dickenexpansion weiter verringern, jedoch auf Kosten der Torsions-Scherfestigkeit. Dies wurde bestätigt durch eine Platte, die bei 21,1 kg/cm Dampfdruck und 218⁰G neun Minuten lang dampfgepreßt wurde. Diese Platte wies eine geringere Torsions-Scherfestigkeit (1,51 mkg) und eine geringere Dickenausdehnung (5,2$) auf, als die bei 21,1 kg/cm² für 1/2 und 3 Minuten dampfgepreßten Platten.

Beispiel 3

Hammergemahlene Fichtenteilchen (Maschengröße 1/4 bis i/20j 6,4 bis 1,27 mm) wurden mit handelsüblichem flüssigem Harnstoff-Formaldehyd-Harz (10$ fester Harzanteil, bezogen auf das ofentrockene Teilchengewicht) besprüht. Mehrere Chargen dieses Materials von je 2,58 kg Gewicht (10$ Feuchtigkeitsgehalt) wurden zu Matten von 24»14 cm Seitenlänge geformt. Die Matten wurden mit einem Druck von 10,5 kg/cm zur Konsolidierung auf eine Mattendicke von 3,8 cm und zur Erleichterung der Handhabung vorgepreßt. Die vorgepreßten Matten wurden dampfgepreßt zu 2,54 cm dicken Platten bei verschiedenen Dampfdrücken und unterschiedlichen Preß- und Dampfzeiten, wie aus der folgenden Tabelle hervorgeht. Jedoch waren die Zeit, bei der die Presse geschlossen war (1/2 Minute), die Dampfauslaßzeit (1 Minute) und die Preßplattentemperatur (177⁰O) konstant. Die Torsions-Scherfestigkeit und Dickenausdehnung für dampfgepreßte Platten und eine herkömmlich gepreßte Platte ist ebenfalls gezeigt.

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preßt	2,11	132			0.65		,74	8,2
1	3_?52	147	5	fi 1/2]	0,67	1	_y25	7_;0
2	7,03	169		M 1/2 j	0,65	1		7,9
3	7-, 03	169		L 1/2 ]	0,67	1		5,8
4	7,03	169		M 1/2 J	0,68	1		Schich
5				l3 1/2]		O		tentren
								nung

her—
Iröinin-	-		1				,76
lich			Beispiel
ge
preßt		fm]		0,69		16,1
6				1

Dieses Beispiel zeigt die Fähigkeit dieses Verfahrens, Spanplatten zu härten, die mit einem hitzehärtbaren Harzbinder gebunden sind, der aus Sulfitablauge hergestellt ist, die seit langem als umweltverschmutzendes Abfallmaterial aus Sulfitzellstofffabriken betrachtet wurde.

Vier Ansätze von hammergemahlenen Pappelteilchen (Teilchengröße 1/16 bis 1/4- mesh) wurden jeweils mit vier verschiedenen Bindern gesprüht, die mit Sulfitablauge und vier verschiedenen Gehalten an Schwefelsäure rezeptiert waren. Die Sulfitablaugeflüssigkeit war eine im Handel erhältliche Sulfitablaugeflüssigkeit auf Kalziumbasis, die etwa 50% Feststoffe und einen pH-

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2Λ02Α40

Wert von etwa 4,6 aufwies. Die konzentrierte Schwefelsäure hatte technische Qualität.

Nachdem die Sulfitablaugeflüssigkeit gründlich mit der Säure gemischt war, wurde sie auf die hammergemahlenen Pappelteilchen in einer Menge von 10 Gew. Teilen Peststoffen zu 100 Gew. Teilen der trockenen Holzteilchen aufgesprüht. Vier Ansätze der Pappelteilchen wurden jeweils mit dem Bindemittel gesprüht, das vier verschiedene Säuregehalte enthielt. Wegen des höheren Feuchtigkeitsgehaltes der "besprühten Teilchen war es notwendig, die "besprühten Teilchen in einem auf ca. 65°C (15O°F) erhitzten Ofen 10 Minuten lang zu trocknen, um den Feuchtigkeitsgehalt auf 3 "bis 4% zu vermindern. Nach dem Trocknen der Teilchen wurden sie gewogen und zu einer Matte (38 χ 38 cm bzw. 15 x 15

Zoll) geformt und dann bei 28,1 kg/cm (400 psi) vorgepreßt, um eine verfestigte Matte zu erhalten. 11 homogene Platten (2 von ca. 5cm Dicke bzw. 2 Zoll Dicke und 9 Platten von 25,4 mm Dicke bzw. 1 Zoll Dicke) wurden zwischen 2 Stahl draht si eben von mesh (0,42 mm Maschenweite) aus rostfreiem Stahl gepreßt, bei

14,1 kg/cm (200 psi) Dampfdruck dampfgepreßt (mit einer Plattentemperatur von 210⁰C bzw. 410°J')und zwar bei verschiedenen Dämpfzeiten. Zusätzlich wurden vier homogene Platten (eine Platte von ca. 5 cm bzw. 2 Zoll und 3 Platten von 25,4 mm bzw. 1 Zoll Dicke), die mit den gleichen vier Klebstoffbindern gebunden waren, in herkömmlicher Weise bei einer Plattentemperatur von 210⁰C bei Preßzeiten gepreßt, die von 60 bis 120 Minuten bei den 25,4 mm Platten variierten und bei den 5 cm dicken Platten 120 Minuten betrug. Der Säuregehalt (konzentrierte Schwefelsäure), der in der Tabelle angegeben ist, ist auf das Gewicht der Sulfitablaugefeststoffe (SAL) bezogen.

Die in der Tabelle zusammengefaßten Ergebnisse zeigen eine unerwartete Verbesserung, wenn die mit Sulfitablaugeflüssigkeit

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gebundene Platte mit Dampf gepreßt wird. Es wird nicht nur die Preßzeit vermindert, sondern auch weniger Säure benötigt. Wie in der eingangs erwähnten US-Patentanmeldung ausgeführt ist, erfordert die Erzielung vergleichbarer Preßzeiten beim Arbeiten mit Phenol-Formaldehydharz mit einer herkömmlichen Presse etwa 10 bis 20% Schwefelsäure, bezogen auf Sulfitablaugefeststoffe. Das Ergebnis dieses Beispiels zeigt, daß nur 2% erforderlich sind, wenn man das vorliegende Dampfpreßverfahren anwendet.

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2402U0

Säuregeh.
(% SAL-Festst.)

dr.

Dampfpreßbedingungen

Dampf- Platten

te mp,,

kg/cm" ^UC (^UF) ⁰C (⁰F) (Psi)

Preßzeit (Dämpfz.) Minuten

Dicke

cm (inch)

14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	8(4)	4,95 (1,950)
14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	6(4)	4,95 (1,950)
+	+	210 (410)	120(+)	4,95 (1,950)
14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	8(6)	2,30 (0,905)
14,1 (200)	202 (396)	210 (4io)	6(4)	2,33 (0,918)
14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	4(2)	2,35 (0,925)
+	+	210 (410)	30(+)	2,41 (0,948)
14,1 (200 )	202 (396)	210 (410)	8(6)	2,37 (0,935)
14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	6(4)	2,43 (0,955)
14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	4(2)	2,45 (0,965)
+	+	210 (410)	60( ₊ )	2,49 (0,980)
14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	12(10)	2,48 (0,977)
14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	10(8)	2,49 (0,980)
14,1 (200)	202 (396)	210 (410)	8(6)	2,51 (0,988)
+	+	210 (410)	120(+)	2,49 (0,982)

+ herkömmlich gepreßt
++ während des Kochens oder Einweichens erfolgte Entschichtung

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Fortsetzung der Tabelle

Dichte	Bruchdrehmoment	naß	Dicke	Wasser
g/cm	(m/kg)	0,47	Expansion	Absorption
(PCF)	trocken	(3,4)	(#)	(%)
0,68	1,24	0,28
(42,2)	(9,0)	(2,8)	5,7	42,6
0,60	0,95
(37,6)	(6,9)	⁺⁺	5,3	44,2
0,65	1,01	0,44
(40,3)	(7,3)	(3,2)	++	₊₊
0,64	1,20	0,40
(40,1)	(8,7)	(2,9)	5,2	40,3
0,64	1,13	0,36
(39,8)	(8,2)	(2,6)	5,8	44,6
0,63	1,11
(39,2)	(8,0)	⁺⁺ .	7,7	50,7
0,64	1,06	0,32
(40,2)	(7,7)	(2,3)	++	⁺⁺
0,64	1,09	0,25
(40,2)	(7,9)	(1,8)	5,9	45,3
0,64	1,05	0,12
(40,0)	(7,6)	(0,9)	7,1	48,7
0,64	0,83
(39,8)	(6,0)	+-ί	10,6	56,6
0,65	0,80	ο,15
(40,5)	(5,8)	(1,1)	⁺⁺	++
0,65	1,11	0,10
(40,6)	(8,o)	(0,7)	8,6	52,3
0,64	0,95	0,03
(40,2)	(6,9)	(0,2)	10,3	62,6
0,63	0,86
(39,6)	(6,2)	₊₊	14,8	70,8
0,66	0,77
(40,9)	(5,6)	++	++

+ herkömmlich geprefst ++ während des Kochens oder Einweichens erfolgte Entschichtung

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Es hat sich weiter gezeigt, daß ein erheblicher Unterschied in Bezug auf die Rückfederung ("bleibende Ausdehnung nach dem Kochen der Probe in Wasser während zwei Stunden und Rückbildung zur Erreichung des Gleichgewichts bei 21,1⁰C und 65 $ relativer luftfeuchtigkeit) zwischen den dampfgepreßten und der herkömmlich gepreßten Plattenbestand. Die Rückfederung der dampfgepreßten Pappelflockenplatten betrug 2 bis 5$, bei herkömmlich gepreßten Platten dagegen 21 bis 33 %*

Der Feuchtigkeitsgehalt der dampfgepreßten Platten war reduziert auf 1 bis 2$ bei einem Ausgangsfeuchtigkeitsgehalt zwischen 11 und 14$. Ein geringerer Dampfdruck oder eine längere Dampfzeit führten zur Herstellung von Platten mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt gegenüber hohem Dampfdruck oder kurzen Dampfzeiten, Es zeigte sich weiterhin, daß dicke Platten einen höheren Feuchtigkeitsgehalt als dünne Platten hatten und daß Flockenplatten einen höheren Feuchtigkeitsgehalt als homogene Platten nach dem Dampfpressen aufwiesen.

Die optimale Dampfzeit für eine geeignete Härtung wird teilweise bestimmt durch die Porosität der !Peilchenplatte und ebenfalls durch die Art des warm härtenden Klebstoffbinders. Es hat sich gezeigt, daß eine weniger poröse Matte eine längere Dampfzeit und/oder einen höheren Dampfdruck erfordert. Die Porosität ist abhängig von der Form der Holzteilchen und der Plattendichte. Beispielsweise ist eine Flockenplatte weniger porös als eine homogene Splitterplatte derselben Holzart und Dichte.

Die Preßzeit wird verkürzt durch Erhöhung der Dampftemperatur, des Druckes und des Dampfdurchsatzes durch die Matte.

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•9V

Bei der verwendeten laboratoriumspresse zeigte es sich, daß bei einer phenolgetiundenen Flockenplatte von 2,54 cm der Dampfverbrauch für den Dampfpreßvorgang in der Größenordnung eines Drittels des herkömmlichen Prozesses betrug, "bei dem Dampf zum Erwärmen der Preßplatten verwendet wird.

Die Preßplatten können auch auf andere Art auf der gewünschten iemperatur gehalten werden, "beispielsweise durch elektrische Heizeinrichtungen anstelle des Dampfes·

Die Spanplattendicke wird "bestimmt durch den Abstand der Preßplatten entsprechend dem Dichtrahmen und die Möglichkeit der Rückfederung, die von den physikalischen Eigenschaften der Matte und den Preßbedingungen abhängt.

Die Erfindung ist nicht auf Dicken von 12,7 cm und darunter beschränkt, sondern auch auf größere Dicken anwendbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Anwendung der beschriebenen Vorrichtung beschränkt.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Pressen von Spanplatten unter Verwendung von Dampf in einer Presse mit einem Paar Preßplatten und Einrichtungen zum Begrenzen einer Dichtkammer zwischen den Preßplatten, bei dem eine Matte aus Holzteilchen und ein warm härtender Klebstoffbinder zwischen den Preßplatten gepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man über Öffnungen in den einander zugewandten Oberflächen der Preßplatten unter Druck stehenden Dampf durch die Öffnungen einer Preßplatte in die Matte einleitet und aus den Öffnungen der anderen Preßplatte abläßt, daß man den Dampfaustritt zur Aufrechterhaltung eines erhöhten Druckes und einer erhöhten Temperatur für eine zum Härten des Klebstoffbinders ausreichende Zeit beschränkt und daß man schließlich den Dampf aus der Dichtkammer abläßt und die Preßplatten zur Entnahme der Spanplatte trennt·
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßplatten auf einer Temperatur gehalten werden, die wenigstens gleich der Dampftemperatur ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Beschränkung des Dampfaustrittes verzögert wird,bis der Druck innerhalb der geschlossenen Presse einen vorbestimmten Wert erreicht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Dampfes umgekehrt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte vor dem Pressen zwischen den Preßplatten vorgepreßt wird.

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-Vt-
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sulfitablauge und eine Mineralsäure enthaltender Klebstoffbinder verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebstoffbinder verwendet wird, der Sulfitablauge und eine Mineralsäure in einem Mengenanteil, der 2 Gew.% oder mehr als 2 Gew.% äquivalent ist, gemessen als konzentrierte Schwefelsäure und bezogen auf das Gewicht der Sulfitablaugefeststoffe, enthält.
8. Vorrichtung zur Herstellung einer Spanplatte, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Paar Preßplatten (1, 2) mit Öffnungen (6, 7; 37) auf den einander zugewandten Oberflächen jeder Preßplatte,durch Einrichtungen (10, 12; 11, 13) zum Verbinden der Öffnungen (6; 7) in. einer der Preßplatten (1; 2) mit einer Druckdampf quelle, durch Auslaßeinrxchtungen (15» 17? 16, 18) zum Verbinden der Öffnungen (6; 7) der anderen Preßplatte (1; 2), durch Einrichtungen (17 j 18) zum wahlweisen Beschränken des Dampfaustritts, durch Einrichtungen (3) zur Begrenzung einer Dichtkammer (4·) zwischen den Preßplatten (1, 2),durch Einrichtungen (21) zum Erwärmen der Preßplatten und durch Einrichtungen zum Ablassen des Druckes aus der Dichtkammer
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Ventil in.Zuordnung zu der Dichtkammer (4-) und eine Dampfquelle zur Steuerung des Druckes in der Dicht kammer.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Begrenzen der Dichtkammer (4) einen Dichtrahmen (3) umfassen, der am Umfang und zwischen den Preßplatten (1, 2) angeordnet ist und mit diesen zusammen die Dichtkammer (4-) begrenzt, wenn die Preßplatten gegen den Dichtrahmen gepreßt sind.

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