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Verfahren zur Herstellung. von hochverdichtetem Holz durch Verleimung
von Brettern zu einem Block und Verdichtung des Blockes Die Erfindung bezieht sich
auf die Herstellung von hochverdichtetem Holz durch Verleimung von Brettern zu einem
Block und durch Verdichtung des Blockes.
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Bei einem bekannten derartigen Verfahren (vgl. amerikanisches Patent
Nr. 1465 383) ist man bei der Verdichtung so vorgegangen, daß man den außerordentlich
hohen Verdichtungsdruck sehr lange aufrechterhielt, um ein Zurückfedern des verdichteten
Stapels, wie es bei vorzeitiger Freigabe eintritt, nach Möglichkeit zu verhindern.
Man hat auch vorgeschlagen, von vornherein das Zurückfedern dadurch zu berücksichtigen,
daß man den Stapel zunächst bis über seine beabsichtigte Stärke hinaus verdichten
und ihn dann nach Abbinden des Leimes - bis dahin war der volle Druck aufrechtzuerhalten
- entlasten sollte. Dann würde sich das Holz wieder ungefähr bis auf die zu erzielenden
Abmessungen des Fertigerzeugnisses ausdehnen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Gegensatz hierzu der Block,
der ebenfalls bis über seine beabsichtigte Stärke hinaus verdichtet wird, vor Abbinden
des Leimes teilweise entlastet, so daß er sich bis auf das zu erzielende Endmaß
ausdehnt, und schließlich bis zur Erlangung von Formbeständigkeit in den Grenzen
seiner schließlichen Abmessungen eingespannt gehalten.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist das Verfahren näher erläutert.
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In diesen zeigt Abb. z eine hydraulische Presse mit Holzstapel im
Aufriß, Abb. a die Presse mit dem Holzstapel in zusammengepreßtem Zustand, Abb.
3 den zusammengepreßten Stapel mit Klammern versehen, so wie er aus der Presse herausgenommen
wird, Abb. q. in perspektivischer Ansicht einen kleinen Würfel aus der fertigen
Preßmasse, in dein die Verästelung des Leimes vergrößert dargestellt ist, Abb. 5
einen Querschnitt durch benachbarte Holzschichten mit verbindender Leimschicht unter
6ofacher Vergrößerung und Abb. 6 eine entsprechende Ansicht des bekannten Produktes,
dessen Verbesserung das Ziel der vorliegenden Erfindung ist.
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Die Erfindung besteht, in weitestem Sinne, in der Anwendung einer
anfänglichen Überverdichtung und nachfolgender Entlastung vor Abbinden des Leimes,
wobei die Entlastung gerade so weit geht, daß das Produkt sich genau bis zu den
angestrebten Endmassen
des Fertigerzeugnisses ausdehnt. Der Arbeitsvorgang
wird hierbei also so geleitet, daß die überverdichtete Holzmasse keineswegs frei,
unbehindert bis zur Grenze ihrer Ausdehnungsfähigkeit zurückfedern kann, sondern
nur bis zu einem gewissen Grade, und daß sie darauf unter entsprechend vermindertem
Druck so lange in den Grenzen der erreichten Abmessungen zwangsläufig gehalten wird,
bis sie durch das Abbinden des Leimes eine endgültige Form angenommen hat.
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Zunächst wird der Stapel aus Fiberstoffscheiben, z. B. aus Holzbrettern
P, in eine hydraulische Presse H zwischen Stahlplatten S eingebracht. Unter der
unteren Platte S und auf der oberen Platte S sind Träger B", vorzugsweise mit J-Profil,
zur Erzielung einer gleichmäßigen Druckverteilung angeordnet.
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Im Stapel P werden die Bretterschichten L am besten so angeordnet,
daß die Faser des Holzes in benachbarten Schichten in einem Winkel zueinander verläuft,
wobei jede Schicht sowohl von einem einzelnen als auch von mehreren Kante an Kante
liegenden Brettern oder Latten gebildet werden kann. Werden mehrere Bretter nebeneinander
angeordnet, so legt man sie am besten möglichst dicht zusammen, um einen dichten
Block zu erhalten. Vor der Aufstapelung werden die Bretter zweckmäßig mit Leim bestrichen.
Hierfür eignet sich besonders frisch bereiteter Kaseinleim. Abb. i zeigt den Stapel,
dessen Bretter zusammenkleben, in seiner anfänglichen Größe und in der Lage, in
der er in die hydraulische Presse H eingebracht wird, um dann verdichtet zu werden.
Der hierzu erforderliche Druck wird vorzugsweise zunächst langsam und allmählich
erzeugt, um hierdurch dem Leim die zum Ausfüllen aller Lücken und öffnungen erforderliche
Zeit zu geben. Zuweilen genügt das Gewicht des oberen Pressenkolbens G schon, um
ein dichtes Aneinanderliegen der Bretter und Einpressen des Leimes in alle Zwischenräume,
z. B. die Zwischenräume zwischen benachbarten Brettern in einer Lage, hinreichend
herbeizuführen.
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Ist der Zustand erreicht, in dem der Leim alle Zwischenräume ausfüllt,
so wird der Druck vorzugsweise vorübergehend, etwa 1o Minuten, aufrechterhalten,
bis der an den Außenkanten der Trennfugen heraustretende Leim etwas abgebunden hat.
Dies hat zur Wirkung, daß bei den folgenden Vorgängen kein Leim mehr seitlich der
Trennfulzen z,#vischen nebeneinanderliegenden Brettern heraustreten kann. Sodann
wird der Block als Ganzes einem starken Verdichtungsdruck unterworfen, der schrittweise
gesteigert wird, bis der Stapel etwa bis zu dem Verhältnis überverdichtet ist, das
durch die gestrichelten Linien der Abb. i zum Ausdruck gebracht ist, wobei unter
Überverdichten ein Verdichten über die zu erzielenden Endmaße des Fertigerzeugnisses
hinaus zu verstehen ist.
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Der überverdichtete Bretterstapel wird dann so weit freigegeben, daß
er teilweise, also nicht etwa bis zu seiner vollen Ausdehnungsfähigkeit, zurückfedern
kann. Dies wird durch Teilentlastung der hydraulischen Presse bis zu der gewünschten
Grenze erreicht. Die Erfahrung hat gezeigt, daß bereits eine vergleichsweise geringfügige
Ausdehnung für die Zwecke der Erfindung genügt. Handelt es sich beispielsweise um
einen Bretterstapel von 93 cm Anfangshöhe, dessen Endhöhe nach Beendigung des Verfahrens
65 cm betragen soll, so genügt es erfahrungsgemäß, den Stapel unter etwa 21oAtm.
bis auf 6o cm zusammenzupressen und ihn dann bis auf das Endmaß von 65 cm wieder
ausdehnen zu lassen. Durch die anfängliche Überverdichtung und nachfolgende Teilentlastung
wird außerdem dem Bestreben des überverdichteten Blockes, zurückzufedern, gewissermaßen
die Möglichkeit gegeben, seine Triebkraft auszuwirken, so daß nach endgültigem Abbinden
und Freigabe des Blockes in dem Fertigerzeugnis die Tendenz, zurückzufedern, fast
ganz verschwunden ist.
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Bei der der überverdichtung folgenden Wiederausdehnung hat der Leim
im Inneren des Stapels noch nicht so weit abgebunden, daß er formbeständig geworden
ist. Daher wird er in die Poren, Lücken und Zwischenräume zwischen den verdichteten
Holzfasern eingesaugt und verästelt sich dann bis tief in die Fasermasse hinein.
Hierdurch werden nicht nur die zusammenstoßenden Bretter inniger miteinander verbunden,
sondern die Fasermasse in jedem Brett versteift, indem die Fasern gewissermaßen
aneinandergekittat werden. Außerdem scheint der Leim die Tendenz der Masse, wieder
zurückzufedern, die sonst im Erzeugnis verbleiben würde, aufzuheben. Die Wirkungsweise
des neuen Verfahrens beruht also darauf, daß das Fasermaterial gewissermaßen armiert
wird mit Strähnen des abgebundenen steinharten Leimes. Ein anderer Vorteil der Erfindung
liegt darin, daß durch die anfängliche überverdichtung und folgende Teilentlastung
der eine gewisse Gefahr in sich bergende Zustand vermieden wird, der stets mit dem
Versuch verbunden ist, einen übermäßig verdichteten Block durch Klammern zusammenzuhalten,
die, wenn sie unter Überlastung brechen sollten, explosionsartig abspringen und
dann die Wirkung von Geschossen haben. Durch die Teilentlastung wird nämlich die
hinterher
auf die Klammern des Blockes ausgeübte Beanspruchung erheblich
vermindert, so daß die Klammern, die bei Herausnahme des Blockes aus der Presse
aufgelegt werden, keinen übermäßigen Beanspruchungen unterliegen.
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Nach Überverdichten des Blockes und nachfolgendem Teilentlasten bis
zu einer bestimmten Grenze, die aus Abb.2 hervorgeht, werden solche Klammern C zur
Verbindung der oberen und unteren j-Träger angebracht und mit den Spannmuttern T
festgezogen. Hierdurch wird der ganze verdichtete Block innerhalb. der vorberechneten
Abmessungen eingespannt gehalten, so daß nunmehr der Pressenkolben G gehoben und
der verklammerte Block herausgenommen werden kann, um in diesem Zustand so lange
zu verbleiben, bis er eine bleibende und unveränderliche Form angenommen hat. Die
hydraulische Presse kann inzwischen natürlich zur Verarbeitung weiterer Holzblöcke
verwandt und daher in flotter Arbeit voll ausgenutzt werden, statt ein und denselben
Block lange Zeit unter Druck zu halten, wie es bei vorbekannten Arbeitsverfahren
erforderlich war.
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Dafür, wie lange der Block in verklammertem Zustand abbinden muß,
lassen sich bestimmte Regeln nicht aufstellen, vielmehr hängt das vom Material und
seinen Abmessungen ab. Bei Verwendung von Brettern aus nordamerikanischer Tanne
(spruce) von etwa 6 mm Stärke und von Kaseinleim als Bindemittel nimmt der Block
in etwa vier Tagen eine hinreichend beständige und unveränderliche Form an, so daß
dann die Klammern. die Doppel-T-Träger und die Stahlplatten entfernt werden können,
um den Block seiner Bearbeitung zuzuführen, um ihn beispielsweise in kleinere Stücke
zur Herstellung von Riemenscheiben und anderen Artikeln zu zerschneiden. Das mit
dem neuen Verfahren hergestellte Erzeugnis zeichnet sich durch erhöhte Homogenität
und Festigkeit aus. Zurückzuführen ist dies offenbar auf das Eindringen des Leimes
in die Poren zwischen die Fasern des Materials, wie es in Abb. 5 und 6 dargestellt
ist. Abb.6, die den Stand der Technik darstellt, zeigt in vergrößertem Querschnitt
eine Trennfuge zweier benachbarter Holzstücke, in denen der Leim 23 abgebunden hat,
während das Holz unter Verdichtungsdruck stand, ohne vor dein Abbinden zurückfedern
zu können. Das Bindemittel dringt hier in die Holzporen nicht ein. Aus Abb. 5, in
der das nach dein neuen Verfahren hergestellte Erzeugnis in vergrößertem Maßstabe
dargestellt ist, geht hervor, daß der Leim tatsächlich in das Holz selbst eindringt
und so nicht nur eine feste Oberflächenverbindung der benachbarten Holzstücke herbeiführt,
sondern in dein --Yaterial selbst gewissermaßen eine Armierung k, I2 bildet. Daß
hierdurch eine erhebliche Versteifung der Bindung zwischen benachbarten Holzstücken
eintritt, ist offenbar. Vor allem aber wird die Dicke der Leimschicht auf ein Mindestmaß
verringert, was bekanntlich die Güte der Verbindung erhöht.
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Das Eindringen des Leimes in das Holz kann weiterhin dadurch erhöht
werden, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials künstlich erniedrigt wird.
Lufttrocknes Holz enthält bekanntlich noch io bis 25 "/o Wasser. Wird dieses langsam
und gleichförmig bis zu einem Wassergehalt von 2 °/o getrocknet, so öffnen sich
hierdurch die Poren zur Aufnahme des Bindemittels und verbessern die Bindung und
Armierung, durch die die einzelnen Materialstücke zu einer einförmigen, festen und
dichten Klasse zusammengeschlossen werden.
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Da die Holzlagen vorzugsweise so angeordnet werden, daß in benachbarten
Schichten die Faser nicht in derselben Richtung verläuft, ist aus Abb. 5 das Eindringen
des Bindemittels nur in die untere Schicht ersichtlich. Tatsächlich dringt der Leim
aber in beide Schichten ein, wie dies aus Abb.:f. hervorgeht, in der die Armierung
K, R in absichtlicher Vergrößerung dargestellt ist.