DE552945C - Verfahren zur Herstellung von Holzstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuartigen Holzstoff sowie auf ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung, um diesen Stoff durch mechanische Zerkleinerung von HoIzschnitzeln herzustellen, gegebenenfalls nach vorheriger chemischer Erweichung derselben. Ein Hauptzweck der Erfindung besteht in der Erzielung einer Masse, welche durch Pressen und Erhitzen, jedoch ohne Hinzufügung von fremden Bindemitteln, leicht zu Gegenständen, wie beispielsweise Platten u. dgl., verformt werden kann, die sich durch eine bemerkenswerte Festigkeit und Bearbeitbarkeit auszeichnen. Besonders brauchbar ist das neue Verfahren bei harzreichen Hölzern, die sich bekanntlich für die Erzeugung von Holzschliff auf bekannte Weise nicht eignen.

Erfindungsgemäß werden die Holzschnitzel,

die so weit angefeuchtet sind, daß ihr Gewicht weniger als das Dreifache des Trockengewichtes beträgt, mit Sand oder ähnlichen harten, körnigen Stoffen vermischt und dann unter wiederholter Pressung geknetet. Die so erhaltene Masse kann unmittelbar zu Gegenständen verformt werden. In manchen Fällen wird es jedoch vorgezogen, den Sand ο. dgl. von den Faserbündeln vor der Verformung zu trennen.

Eine zur Durchführung des neuen Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht aus einem Kollergang, dessen Läufer abgeschrägte Kanten aufweisen und in einer Kreisrinne laufen, deren Seiten wände den gleichen Neigungswinkel besitzen wie die abgeschrägten Läuferkanten, wobei die Läufer nicht nur wie bekannt in senkrechter, sondern auch in axialer Richtung relativ zur Rinne beweglich sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Holzstoff aus Abfallholz durch Kochen in Natronlauge und Natriumsulfit oder Natriumsulfat herzustellen, wobei die Konzentration der Kochlauge hinreichend hoch gewählt wird, damit das Holz bei der darauffolgenden mechanischen Bearbeitung durch Walzen oder Pressen vollständig in die Einzelfasern zerfällt. Bei einer derartigen Behandlung von Holz ist für die spätere Verformung von Gegenständen durch Pressen die Hinzufügung eines besonderen Bindemittels unerläßlich.

Es ist ferner bekannt, bei der Erzeugung von gewöhnlichem Holzschliff zwecks dauernder Scharf haltung des Schleif er steins Ouarzsand auf diesen zu streuen. Hierbei wird das Holz zu verhältnismäßig feinen und kurzen Fasern zerkleinert im Gegensatz zu dem neuen Verfahren, wo eine derartige weitgehende Verkürzung und Aufspaltung der Fasern weder angestrebt noch erzielt wird.

Schließlich hat man auch zur Herstellung von gekneteten und gewundenen, in der Länge nicht zerstörten Zellstofffasern, z. B. Kunstseidefasern, das Fasermaterial zum Aufrauhen seiner Oberfläche vorübergehend mit scharfkantigen, feinpulverigen Körnern behandelt. Hierdurch soll die gegenseitige Verfilzung jener Fasern bei der Herstellung von Gespinsten erhöht werden. Von einer Aufspaltung von Faserbündeln durch Verkneten

der Holzteilchen mit Sand o. dgl. zwecks Erzeugung einer zu Gegenständen verformbaren Masse ist hier offenbar keine Rede.

In den Zeichnungen stellen dar: Fig. ι einen senkrechten Schnitt durch einen Kollergang, der zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist, Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Vorrichtung, vermittels welcher der Sand von der ίο Fasermasse entfernt wird,

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Sandabscheiders,

Fig. 4 einen waagerechten Teilschnitt durch den Kollergang gemäß Fig. i, Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht des Kollerganges,

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines typischen Endproduktes gemäß der Erfindung. Das neue Verfahren kann zur Zerkleinerung von Faserstoffen, beispielsweise Holzschnitzeln, Ananasabfällen, Kokosnußfasern, Palmenfaser, Flachsstroh, Knopfgras oder anderen pflanzlichen Materialien Verwendung finden. Der Einfachheit halber soll das Verfahren unter Bezugnahme auf Holzschnitzel näher beschrieben werden.

Die Holzschnitzel werden zunächst einer Kochung unterworfen, welche die Schnitzel aufweicht, die aber so beschränkt ist, daß der Hauptteil der natürlichen Gummistoffe oder Harze im Holzmaterial verbleibt. Beispielsweise werden Hartholzschnitzel während einer Stunde in einem geschlossenen Kocher mit Natronlauge von ro,8° Be und direktem Dampf von 2,8 Atm. Druck gekocht. Die Temperatur und Kochdauer können entsprechend den erwünschten Eigenschaften des Kochgutes verändert werden.

Nach dem Kochen wird die Lauge aus dem Kocher abgezogen und die Kochschnitzel entfernt. Die chemischen Bestandteile der Ablauge können wiedergewonnen werden. In manchen Fällen können hinreichend wasserlösliche Pflanzenschleime (Gummi, Harze) in die Lauge übergegangen sein, um ihre Wiedergewinnung wünschenswert zu machen. Das Kochen kann gewünschtenfalls auch mit Dampf allein ohne Verwendung von Chemikalien durchgeführt werden.
Die aufgeweichten Holzschnitzel werden in noch nassem Zustande in einen Kollergang gebracht, wie er in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Dieser Kollergang besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einer ringförmigen Bodenvertiefung 2. Diese ist mit einer mittleren Rinne versehen, welche ein widerstandsfähiges Metallfutter 3 aufweist. Die Bodenvertiefung hat schräg nach innen geneigte Innen- und Außenwände 4 bzw. 5. Innerhalb der Innenwand 4 kann eine Öffnung 7 vorgesehen sein. Geeignete schwere Kollerräder 9 laufen in der Rinne um und sind auf ihren Laufflächen ebenfalls mit widerstandsfähigen Radkränzen 10 ausgerüstet, welche konisch abgeschrägte Kanten Ii aufweisen, die eine gleiche Neigung wie die benachbarten Wände der Rinne 3 zeigen. Die Koller 9 befinden sich an den gegenüberliegenden Enden einer Achse 20, deren mittlerer Teil durch einen senkrechten Schlitz 21 einer senkrechten Welle 22 hindurchgeht. Letztere läuft in Lagern 23 und 24 um. Das Lager 23 ist auf einem Armkreuz 25 befestigt, welches die öffnung 7 in der Mitte des Bodens überdeckt, während das Lager 24 auf einem Querträger 26 am oberen Rand des Gehäuses ι ruht. Das obere Ende der Welle 22 trägt ein Kegelrad 29, welches mit einem Kegelrad 30 der Antriebswelle 31 kämmt, so daß bei Drehung derselben die schweren KoI-lerräder 9 innerhalb der kreisförmigen Bodenvertiefung umlaufen. An der Welle 22 sind ferner Schaber 35 befestigt, welche hinter den Kollerrädern 9 angeordnet sind und das auf dem Boden der ringförmigen Vertiefung zusammengepreßte Material gegen die schrägen Seitenwände werfen.

Um eine bequeme Entfernung des Mahlgutes aus dem Gehäuse 1 zu ermöglichen, dient eine Schaufel 37, welche auf der Welle 22 gelagert ist und mit einem mit Kreisrille versehenen Kragen 80 (Fig. 5) in Verbindung steht, der auf einem nichtkreisförmigen Teil der Welle22 heb- und senkbar gelagert ist. Zum Anheben und Senken des Kragens dient der einarmige Hebel 81, welcher vermittels des Lenkers 82 und des Hebels 83 betätigt wird. Ein Klinkmechanismus 85 sperrt den Hebel 83 und die mit ihm verbundenen Teile in jeder gewünschten Lage. Die Schaufel 37 ist vorzugsweise mit einer konkav gekrümmten Fläche versehen, welche zur Aufnahme des Materials aus der Bodenrinne dient und zur Weiterförderung desselben in die Austragsöffnung 7, aus welcher das Material beispielsweise dem Förderband 40 (Fig. 1) zugeführt wird. Es ist klar, daß dieses Förderband unter einer Anzahl von Kollergängen geführt werden kann, um gewünschtenfalls aus diesen nacheinander Mahlgut zu empfan-

en. Ein abnehmbarer Stopfen 49 im Boden der Rinne des Gehäuses 1 gestattet ein leichtes Auswaschen der Mühle, falls dies erforderlich ist.

Die aus aufgeweichten feuchten Holzschnitzeln bestehende Beschickung wird in das Gehäuse 1 eingebracht und mit einer geeigneten Menge eines Josen zerkleinerten Schleif- oder splitternd wirkenden Mittels, beispielsweise Sand, oder irgendwelchen anderen fein gebrochenen harten und scharfen Steintrümmern vermischt. Die Menge an

Sand kann in weiten Grenzen schwanken, etwa von einem Bruchteil des Holzgewichtes bis zur nämlichen oder doppelt so großen Gewichtsmenge an Holz. Die in den Schnitzeln enthaltene Feuchtigkeit entspricht vorzugsweise dem gleichen Gewicht an Trockenholz oder dem doppelten dieser Menge. Gewöhnlich genügt die Wassermenge, welche das Holz benetzt, nachdem die Schnitzel aus der ίο Kochlauge entfernt wurden.

Das in den Kollergang eingebrachte Material wird dann durch die umlaufenden Kollerräder bearbeitet, wobei die Sandteilchen wiederholt in die Holzteilchen oder Stengel ein- gepreßt werden. Die abgeschrägten Kanten der Kollerräder wirken besonders mit den benachbarten schrägen Wänden der Rinne zusammen, um diese Wirkung zu erzielen. Die Kratzer 35 führen das Material wiederholt diesen Flächen zu. Die Anordnung der Achse 20 gestattet nicht nur eine senkrechte Verschiebung der Kollerräder von der Bodenrinne, sondern auch beim Anheben eine beschränkte Seitenverschiebung. Ferner dienen die Kratzer 35 dazu, stets eine beträchtliche Menge des Fasermaterials nach aufwärts gegen die Seitenwände der Bodenrinne zu werfen, so daß das Material in eine Lage gebracht wird, wo es zwischen den abgeschrägten Kanten der Kollerräder und den Schrägflächen der Seitenwände bearbeitet wird. Während der Kollergang für sich bereits eine Zerkleinerung des Materials in geeignete Faseraggregate bewirkt, wird die Benutzung von Sand u. dgl. bei Kollergängen der beschriebenen Art eine beträchtliche Steigerung des Wirkungsgrades hervorrufen. Die Sandteilchen werden zwischen die Fasern der Holzschnitzel gezwängt, und letztere werden durch die vereinte Wirkung der Kratzer und Kollerräder geknetet, so daß im wesentlichen alle Teile der Holzaggregate gleichmäßig der Aufschließung unterworfen werden. Falls das Holz einen hohen Harzgehalt aufweist, wie es beispielsweise bei der Gelbkiefer der Fall ist, ist es oft erwünscht, die Holzschnitzel zwei beschränkten Kochungen zu unterwerfen, wobei nach jeder Kochung eine mechanische Behandlung vorgenommen wird.

Derartiges Holz kann mit Dampf von 250 Pfund (17,5 Atm.) Druck gekocht werden, wobei es unter diesem Druck zwischen ι bis 20 Minuten·'gehalten wird. Die Kocherablauge kann beträchtliche Mengen an Harz enthalten, welche gewünschtenfalls abgeschieden und einer geeigneten Verwendung zugeführt werden können, während die gelösten Chemikalien rückgewonnen werden.
Diese vorbereitende Kochung kann zur Entfernung von etwas Harz aus den Holzschnitzeln dienen und gestattet eine leichtere mechanische Aufschließung derselben im Kollergang. Die erste mechanische Behandlung dient zur Zerkleinerung der Holzschnitzel in kleinere Schnitzel und Bruchstücke, welche dann einer zweiten Kochung unterworfen werden, die der ersten Kochung ähnlich sein kann. Hierauf wird die Holzmasse einer zweiten mechanischen Zerkleinerung unterworfen. Die beiden Kochungen und mechani sehen Aufschließungen gestatten die Erzeugung eines Materials von verhältnismäßig feiner Struktur, auch aus Hölzern mit hohem Harzgehalt, während zur Herstellung gröberer Aggregate oder bei Verwendung von harzarmen Hölzern eine einzige Operation für gewöhnlich genügt.

Das Erzeugnis gemäß dem beschriebenen Verfahren ist durch zahlreiche, teilweise aufgelöste und abgeriebene, verhältnismäßig steife Splitter gekennzeichnet, welche eine beträchtliche mechanische Festigkeit aufweisen, und welche beim Aufschließen bis zu den letzten Fasern nicht geschwächt werden. Ein typisches Erzeugnis enthält eine große Anzahl von Splittern, deren Seiten und Enden aufgelöst oder zerfasert sind, so daß ihre Fasern am einen Ende frei, am anderen Ende jedoch verkittet sind. Die hervorstehenden Fasern tragen gewöhnlich Bruchstücke des Parenchyms, und solche Splitter bilden in Berührung mit anderen Splittern oder freien Fasern ausgezeichnete Verbindungen durch Verfilzung und Reibung, wenn sie vermischt werden, so daß eine Tafel des Materials oder eine andere kompakte Masse vergleichsweise steif und fest ist, verglichen mit der nämlichen Masse von Papierzellstoff.

Gewünschtenfalls kann eine geringe Menge langer Fasern der Mischung vor der endgültigen Zerkleinerung beigemischt w^rerden. Zu diesem Zwecke können Jute- und Kokosnußfasern, die Rindenschichten von Flachspflanzen, die Blätter von Ananas oder Palmen, Hanf, grobe Pfanzenfasern, wie Sisal, Bambus, Neu Seeland-Flachs, Nessel oder Ramiestengel, verwendet werden. Ferner können gewünschtenfalls kleine unzertrümmerte Holzabfälle der Masse in diesem Stadium zugemischt werden.

Vom Förderband 40 wird das Erzeugnis einem Separator 50 zugeführt, wo der Sand oder das Schmirgelpulver von dem Fasermaterial wieder getrennt wird. Dieser Separator besteht vorzugsweise aus einem tiefen Behälter, der nahezu vollständig mit Wasser angefüllt ist. Obgleich das Fasermaterial mit Wasser getränkt ist, schwimmt es doch auf der Oberfläche des Wassers, während der Sand sehr viel schwerer ist, und demnach auf den Boden des Behälters 15 sinkt. Etwas oberhalb des Bodens ist eine Mehrzahl von

Luftdüsen 51 angeordnet, durch welche Luft in das Wasser eingeblasen wird, um dieses zu rühren und um die leichteren Faserteile zur Wasseroberfläche zu heben. Die schwereren Sandteilchen sammeln sich auf dem Boden des Behälters bei 53. In die Flüssigkeit können geeignete umlaufende Rührer 59 ganz oder teilweise eingetaucht sein, um die Durchrührung der Fasermasse und mithin das Auswaschen des Sandes zu befördern.

Irgendwelche geeignete Hilfsmittel, beispielsweise ein durchlochtes Förderband 54 kann das auf dem Wasser schwimmende Fasermaterial innerhalb des Behälters aufnehmen und es einem anderen Förderband 55 übergeben, welches gewünschtenfalls einen Teil einer Maschine zur Herstellung von Bogen oder anderen Formstücken bildet. Diese Maschine kann beispielsweise eine gewohnliche Fourdrinier-Maschine sein mit einem grobmaschigen Bandsieb. Der auf den Behälterboden fallende Sand wird durch geeignete Wassere j ektoren (vgl, Fig. 2) ausgetragen. Bei dieser Anordnung wird Druckwasser durch die Düse 57 am Boden des Behälters eingeführt und reißt den Sand mit in den offenen und vorn erweiterten Rohrteil 58. Der Sand kann wiederholt benutzt werden. Aus dem schließlich gewonnenen Faserstoff kann eine große Anzahl von Erzeugnissen hergestellt werden. Diese können vergleichsweise porös und leicht sein und bilden so eine feste Schicht mit ausgezeichneten wärmeisolierenden Eigenschaften. Zu diesem Zwecke ist es lediglich erforderlich, die Fasermasse auf einem geeigneten Unterlagsfilz auszuwalzen, glatt zu machen und leicht an Ort und Stelle zu pressen. Ein Material, welches auf dieses Weise schwach gepreßt wurde, und welches noch feucht ist, kann in Stücke zerschnitten werden und vergleichsweise hohen Drucken bei Temperaturen von der Größenordnung der gewöhnlichen Vulkanisationstemperaturen (115 bis 126⁰ C). Durch diese Behandlung erzielt man ein geformtes Produkt, welches verhältnismäßig fest und dicht ist und eine glatte, im wesentlichen undurchlässige Oberfläche aufweist. Derartige Produkte eignen sich als Wandverkleidungen, Türfüllungen u. dgl. Die Bildung von derartigen Erzeugnissen wird dadurch ermöglicht, daß die Harz- oder Gummibestandteile des natürlichen-Holzes in der Masse erhalten bleiben und bei geeigneter Pressung und Erwärmung ein Imprägnierungsmittel bilden, welches durch die ganze Masse verteilt ist und dauernd verfestigt wird. Die Harzkörper, gleichgültig, ob sie teilweise verseift sind oder nicht, schmelzen bei den Preßtemperätüren und wirken demnach als schmelzbare Bindemittel.

Während gemäß der bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung eine hinreichende Harz- oder Gummimenge in der Masse zurückgehalten wird, ist es klar, daß auch geeignete Bindemittel erforderlichenfalls zugesetzt werden können. Hierfür eignen sich z. B. die aus der Kocherablauge abgeschiedenen Harze, welche so wieder mit dem Holz vereinigt werden können. Gewünschtenfalls kann ein geeignetes Fällungsmittel, wie z. B. Aluminiumsulfat, vor der endgültigen Heißpressung zugesetzt werden, um irgendwelche wasserlöslichen Harzbestandteile unlöslich und so das Erzeugnis im wesentlichen wasserfest zu machen.

In Fig. 6 ist in vergrößertem Maßstabe eine Teilansicht eines typischen Erzeugnisses veranschaulicht. Mit 71 sind die Faserbündel bezeichnet, welche aufgelöste Enden aufweisen, die sich in fester Verfilzung mit ähnlichen Teilen benachbarter Faserbündel befinden. Die Zwischenräume zwischen .den Faserbündeln sind mit mehr oder weniger aufgeschlossenen oder isolierten Fasertrümmern ausgefüllt, und gewünschtenfalls kann durch die Masse eine größere Anzahl längerer Faserelemente sich hindurcherstrecken. Das Ganze ist durch ein geeignetes Harzoder Gummibindemittel 76 imprägniert. Dank der Gegenwart einer verhältnismäßig großen Menge von Faserbündeln im Vergleich zu Einzelfasern und dank dem verhältnismäßig großen Gehalt an Harzen oder Klebstoffen sind die Produkte fest und starr und besitzen im wesentlichen eine glatte, porenfreie Oberfläche. Die Dichte der heißgepreßten Tafeln und der heiß verformten Gegenstände ist größer als jene des Ursprungsholzes, und ihre Bruchfestigkeit ist nach jeder Richtung gleich gut und höher als jene des Ursprungsholzes. Für gewisse Zwecke kann das Fasermaterial ohne Abtrennung der Sandkörper verwendet werden. Die sandhaltige Fasermasse kann, mit hydraulischen Zementen, beispiels- '105 weise Portlandzement oder Gips, vermischt werden, so daß Zementgegenstände entstehen, welche Faseraggregate einschließen, und welche für Bau- und Pflasterzwecke nach dem Formen zu Blöcken oder Tafeln geeignet sind.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι . Verfahren zur Herstellung von Holzstoff durch mechanische Zerkleinerung von Holzschnitzeln, gegebenenfalls nach vorhergehender chemischer Erweichung, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzschnitzel, die so weit angefeuchtet sind, daß ihr Gewicht weniger als das Drei- iao fache des Trockengewichtes beträgt, mit Sand oder ähnlichen harten, körnigen Stof-

   fen vermischt und dann unter wiederholter Pressung geknetet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand o. dgl. von den Faserbündeln getrennt wird, bevor der Holzstoff zu Gegenständen verformt wird.
3. 3. Erzeugnis, hergestellt nach dem Verfahren der Ansprüche 1 und 2.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des

   Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Kollergang, dessen Läufer abgeschrägte Kanten aufweisen und in einer Kreisrinne laufen, deren Seitenwände den gleichen Neigungswinkel besitzen wie die abgeschrägten Läuferkanten, dadurch gekennzeichnet, daß die Läufer nicht nur, wie bekannt, in senkrechter, sondern auch in axialer Richtung relativ zur Rinne beweglich sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen