-
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Produkten aus Holzfasern
usw. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gepreßten,
scheibenförmigen Produkten aus lignocellulosehaltigen Rohstoffen, wie Holzfasern,
defibrierten Sägespänen od. dgl.
-
Bei der Herstellung von harten Holzfaserscheiben nach der sogenannten
nassen Methode, die mit wenigen :'Ausnahmen in der Boardtechnik üblich ist, wird
ein Faserbogen mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 7oo/o auf einem Metallgeflecht
ruhend in eine Presse eingeführt, in welcher die obere Seite des Bogens gegen ein
Glanzblech gepreßt wird. Wenn die Presse geschlossen wird, wird ein großer Teil
des Wassers im Faserbogen auf mechanischem Wege entfernt und strömt dem Metallgeflecht
entlang gegen die Kanten des Faser-Bogens. Das übrige Wasser geht in der heißen
Presse in Dampf über, der auf demselben Wege entweicht. Dann wird die Presse geöffnet,
und die Faserscheibe wird herausgenommen. Eine auf diese Weise hergestellte Faserscheibe
erhält das bekannte Aussehen mit einer glatten Vorderseite und einer Rückseite,
der das Metalldrahtgeflecht ein charakteristisches Muster gegeben hat. Ein Nachteil
dieser Methode ist, daß der Trocknungsprozeß an den Kanten der Scheibe und an ihrem
mittleren Teil nicht gleichförmig ist, wodurch eine gewisse Ungleichmäßigkeit hinsichtlich
der Eigenschaften entsteht.
-
Es hat sich jetzt gezeigt, daß man, indem man während eines Teiles
der Preßzeit den Faserbogen einem hohen Dampfdruck aussetzt, die Eigenschaften
von
Holzfaserscheiben, die im übrigen in der oben beschriebenen bekannten Weise hergestellt
sind, in hohem Grade verbessern kann. Durch geeignete Dampfbehandlung kann beispielsweise
die Biegefestigkeit um ioo bis 200°/o erhöht werden im Vergleich mit dem Wert, der
bei normalem Pressen ohne Dampfbehandlung erhalten wird. Auch die Quelleigenschaften
-der Faserscheibe werden günstig beeinflußt, wie später angegeben wird.
-
Wenn man eine Dampfbehandlung der genannten Art vor dem Pressen ausführt
und dann auf gewöhnliche Weise preßt, bleibt der angegebene Effekt fast ganz aus.
Man kann hieraus den Schluß ziehen, daß die chemische Einwirkung der Dampfbehandlung
auf den Faserstoff nicht die verbesserten Eigenschaften verursacht hat, da es in
diesem Falle gleichgültig sein sollte, ob die Behandlung gesondert oder während
des Pressens selbst ausgeführt wird. Der größte Teil des Effekts kann statt dessen
einer Verbesserung der Fließbarkeitseigenschaften des Faserstoffes, und zwar in
erster Linie des Lignins, zugeschrieben werden. Unter der Einwirkung von Wasserdampf
hohen Druckes und von hohem Preßdruck fließt das Lignin und bewirkt dabei eine verbesserte
Bindung zwischen den Fasern. Man kann also sagen, daß der Effekt von mechanischer
Natur ist, obwohl auch chemische Vorgänge ohne Zweifel während der Dampfbehandlung
stattfinden.
-
Die Dampfbehandlung darf nicht zu kräftig sein; da in diesem Falle
ein starker Abbau der Bestandteile des Faserstoffes, in erster Linie der Hemicellulose,
bewirkt wird, was die Bildung von größeren Mengen von Zerfall- und Hydrolyseprodukten,
wie Zucker, Furfnrot und Ameisensäure, sowie eine starke Dunkelfärbung des Stoffes
herbei führt. Es ist indessen möglich, die Dampfbehandlung zu intensivieren, wenn
defibrierter Stoff, wie z. B. Asplundsfasern, wo Harz und ein Teil der Hemicellulose
entfernt worden sind, zur Anwendung gelangt.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
gepreßten scheibenförmigen Faserprodukten unter Ausnutzung der erwähnten Möglichkeiten
zur Verbesserung der Eigenschaften, ohne daß Kühlung oder ähnliche Abweichungen
von der üblichen Preßtechnik vorzukommen brauchen, Das Verfahren besteht darin,
daß während eines früheren Teiles des Preßvorganges der bei der Erhitzung gebildete
Wasserdampf daran gehindert wird, den Faserbogen zu verlassen, wobei ein Dampfdruck
in diesem entsteht, welcher zweckmäßig auf die erwünschte Höhe eingestellt werden
kann und bei i bis 25 kg/qcm, vorzugsweise 5 bis 15 kgJqcm gehalten wird. Der Faserstoff
wird dann während einer Zeit von i bis 211 Minuten, vorzugsweise 5 bis i11 Minuten,
der Einwirkung dieses Wasserdampfes ausgesetzt, während der Preßdruck derart geregelt
wird, daß die Fließbarkeitseigenschaften des Faserstoffes in besterWeise ausgenutzt
werden. Der Preßdruck wird während der Dampfbehandlung bei i11 bis ioo kg/qcm gehalten.
Nachdem die Dampfbehandlung bis zu einem geeigneten Punkt ausgeführt worden ist,
wird der Dampfdruck zum Nachlassen gebracht, und die Faserscheibe darf trocknen,
worauf der Preßdruck zum Nachlassen gebracht wird, ohne daß Kühlung vorgenommen
wird. Die Behandlung des Faserstoffes kann auch mit überhitztem Wasser ausgeführt
werden, wenn sie vorgenommen wird, während noch eine größere Menge von Wasser im
Bogen vorhanden ist.
-
Bei diesem Verfahren werden auf der einen Seite des Faserbogens ein
Glanzblech und auf der anderen Seite eine durchl<kherte Platte oder ein Metallgeflecht
verwendet. das derart konstruiert ist, daß es Wasser und Wasserdampf von dem Faserbogen
zu einem (oder mehreren) Abströrnkänal passieren läßt, der ,durch ein Ventil absperrbar
ist. Die Außenkanten der durchlöcherten Platte bzw. des Metallgeflechtes sind derart
ausgeführt, daß sie mit Hilfe des Faserstoffes gegen das Glanzblech in solchem Grad
abd'ic'hten, daß ein genügend hoher Dampfdruck im Faserbogen erhalten wird, wenn
das Ventil geschlossen ist.
-
Ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des `Verfahrens
wird in der Zeichnung gezeigt, wobei angenommen ist, daß die Presse in geschlossenem
Zustand ist. a bezeichnet das Glanzblech, bist der Faserbogen, c ist die
durchlöcherte Platte, welche an ihrer unteren Seite eine Reihe von ausgefrästen
Kanälen 1i und eine Reihe von ähnlichen Kanälen i hat, die die Kanäle 1i kreuzen;
dist eine Heizplatte, die mit dem zentralen Abströmkanal e versehen ist,
der mit den Kanälen 1c und i kommuniziert und der mittels des Ventils f geöffnet
und geschlossen werden kann. b bezeichnet die mit Hilfe des Faserstoffes gegen das
Glanzblech d abdichtende Außenkante der Platte c. Die Platte c dient hier als Förderblech
für den Faserbogen, sie kann aber auch in (lein oberen Teil der Presse angebracht
werden, der in diesem Fall mit dem Abströmkanal c verseben ist. wobei das Glanzblech
a auf der Heizplatte cl angebracht ist und als Förderblech dient.
-
Der Feuchtigkeitsgehalt des Faserstoffes ist im Naßbogen etwa 7011/o
des Gesamtgewichts und sinkt, wenn die Presse geschlossen wird, auf etwa 50°/o,
wonach das restliche Wasser in Dampfform entweicht. Das in dein Abströmkanal angeordnete
Ventil wird geschlossen, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Faserbogens so groß ist,
daß er ausreicht, um den erwünschten Dampfdruck zu erhalten. Ein genauer Wert für
diesen Feuchtigkeitsgehalt kann nicht angegeben werden, da er davon abhängig ist,
wie wirksam die Abdichtung gegen das Glanzblech ist, die ihrerseits von der Form
der Kanten der durchlöcherten Platte und vorn Preßdruck während der Dampfbehandlung
abhängig ist.
-
Der Preßvorgang mit der angegebenen Vorrichtung kann den folgenden
Verlauf haben. Die Presse wird geschlossen, während das Ventil f offen ist, wobei
Wasser und Wasserdampf aus dem Faserbogen entweichen. Wenn der volle Preßdruck erreicht
ist, wird das N,entil f geschlossen, wobei der Dampfdruck schnell im Bogen steigt.
Er wird auf den erwünschten Wert, z. B. i11 kg/qcm, durch das Ventil f geregelt
und wird auf dieser Höhe während
z. I3.8 Minuten gehalten. Während
dieser BehandlWig wird ein Preßdruck von io bis ioo kg/qcm aufrechterhalten. Hierauf
wird dasVentil f geöffnet, und der Dampf darf aus der Faserscheibe unter Beibehaltung
des Preßdruckes entweichen, worauf die Scheibe aus der Presse herausgenommen werden
kann. Preßtemperatur, Preßdruck und Preßzeit sind dieselben wie bei der gewöhnlichen
Herstellung von Faserscheiben. Man kann natürlich den Preßvorgang in mehreren anderen
Arten als auf den hier angezogenen ausführen, indem man den Pregdruck und die Preßtemperatur,
den Dampfdruck im Faserbogen, die Zeiten für die verschiedenen Preßperioderi, den
pn-Wert des Stoffes usw. variiert.
-
Das Verfahren kann mit bereits bekannten Verfahren in der Boardtechnik
kombiniert werden zur Verbesserung der Stärke- und Quelleigenschaften, z.13. durch
Zusetzen von härtbaren Kunststoffen (l)lastics), Chlorlösungen, Alaun, Paraffin
usw. Es ist außerdem möglich, solche Stoffe anzuwenden, die erst unter der Einwirkung
von Wasserdampf hohen Druckes auf die Eigenschaften des Faserstoffes verbessernd
wirken können.
-
Produkte, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, besitzen bemerkenswert
gute Festigkeits- und Quelleigenschaften. Jfit einem Faserstoff, der beim üblichen
Preßvorgang ohne Zusätze eine Biegefestigkeit von 300 kg/qcm gibt, erhält
man beim Pressen mit 8 Minuten Dampfbehandlung bei io kg/qcm Druck eine Biegefestigkeit
von 70o bis 80o kg/(lcm. Solche guten Festigkeitseigenschaften 1>e1 Faserscheiben
hat man früher nur durch Ölhärtung oder durch kräftige Zusätze von härtbaren Kunststoffen
(plastics) erzielt. Die Quelleigenschaften erfahren durch die Dampfbehandlung eine
ähnliche Verbesserung. Eine auf gewöhnliche Weise gepreßte Faserscheibe, die ohne
Zusätze ein maxiinales Quellen der Dicke in 2ogradigem Wasser %,on etwa 70% aufweist,
gibt mit der vorstehenden Dampfbehandlung ein maximales Quellen der Dicke von nur
20 bis 25%: Bei geeigneter Dimensionierung und Verlegung des Kanalsystems für das
Entfernen des Wassers und des Dampfes erzielt man eine völlig gleichmäßige Behandlung
und Trocknung der Faserscheibe sowohl an den Kanten als auch in ihrem mittleren
Teil.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung bietet auch eine Möglichkeit, den
Dampf, der im Faserbogen während des PreßvorgarIges gebildet wird, zu sammeln und
auszunutzen. Während der Dampfbehandlungsperiode kauri somit Dampf mit einem Druck
von annähernd 1,3 kg/qcm erhalten werden.
-
1's ist ollen bereits beschrieben worden, wie der Faserstoff der Einwirkung
eines regelbaren Druckes von überliitztein Wasser und/oder Wasserdampf mit Hilfe
von Vorrichtungen ausgesetzt wird, die das Entweichen des Dampfes aus dem Faserbogen
verzögern. Gemäß einer Abänderung wird jetzt beabsichtigt, den in Frage stehenden
Druck zu bewirken. ohne daß die Einwirkung der genannten Vorrichtungen auf die 1)ampfentweichung
während des fortschreitenden Preßvorganges geregelt wird. Dabei werden Vorrichtungen
angewendet, welche das Entweichen des Dampfes aus dem Faserbogen derart bestimmen,
daß zunächst eine Erhöhung des Dampfdruckes deshalb stattfindet, weil größere Mengen
von Wasserdampf gebildet werden, als bei normalem überdruck entweichen können. Während
des fortgesetzten Preßvorganges kann, wenn die Dampfmenge abnimmt, der Dampf auf
normale Weise entweichen. Eine Regelung der Dampfdruck erhöhung durch Verändern
der Einwirkung der Vorrichtungen auf das Entweichen des Dampfes während des fortschreitenden
Preßvorganges erfolgt also nicht, wie es bei der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung
der Fall ist, wo die Regelung dadurch erfolgt, daß ein Ventil in dem Abströmkanal
geschlossen und geöffnet wird. Jedoch kann auch bei der hier angegebenen Abänderung
in bekannter Weise das Entweichen des Dampfes gewissermaßen mit dem Preßdruck geregelt
werden.
-
Die Abänderung kann dadurch bewirkt werden, daß man bei der in der
Zeichnung gezeigten Vorrichtung das Ventil f ganz einfach entfernt und den Abströmkanal
e in geeigneter Weise dimensioniert, so daß während des ersten Teiles des Preßvorganges
eine Dampfdrucksteigerung im Faserbogen ethalten wird, weil der Dampf nicht durch
den Kanal e in demselben Grad ausströmen kann, wie er gebildet wird, während die
Fläche des Kanals während des letzteren Teiles des Preßvorganges (der Trocknungsperiode)
ausreicht, um ohne anomalen Überdruck gebildeten Dampf abzulassen.
-
Eine andere Art, die Abänderung an der in der Zeichnung gezeigten
.Vorrichtung zu verwerten, besteht darin, daß man die durchlöcherte Platte c derart
ausführt, daß diese selbst den Dampfstrom vom Faserbogen drosselt und das Entstehen
eines Überdruckes in diesem ermöglicht. Es ist also hierbei nicht notwendig, die
Platte c mit der in der Zeichnung gezeigten abdichtenden Außenkante g zu ver-. sehen,
damit der Dampfdruck in dem Faserbogen steigen kann. Auch hier wird infolge des
reduzierten Lochdurchmessers das Entweichen des Dampfes in vollem Umfange während
des ersten Teiles des Preßvorganges verhindert, wodurch ein Überdruck entsteht,
während die Fläche der Löcher während des letzten Teiles des Preßvorganges ausreicht,
um den restlichen Dampf ohne nennenswerten überdruck abzulassen. Damit der beabsichtigte
Effekt erreicht werden kann, muß die Platte in gewisser Weise hinsichtlich der Größe
und der Anbringung der Löcher ausgeführt sein. Die besten Ergebnisse wurden mit
Platten erzielt, welche derart durch löchert waren, daß die Löcher i bis 15%, z.
B. 2 bis 5% der Oberfläche der Platte betrugen, wobei die Entfernungen zwischen
den Löchern zwischen 3 und 15 mm, z. B. .4 bis io mm waren. In der Praxis wurde
gefunden, daß die untere Grenze für die Lochfläche etwa 0,2% ist; die obere Grenze
wird durch den immer mehr abnehmenden Effekt bestimmt, der erhalten wird, wenn die
Lochfläche über 15% hinaus erhöht wird. Noch bei 60% erhält man indessen eine gewisse
Verbesserung der Eigenschaften der Faserscheibe. Bezüglich der Entfernung
zwischen
den Löchern wurde in der Praxis gefunden, daß die obere Grenze etwa 50 mm
beträgt und die untere Grenze etwa o,5 mm ist.
-
Für die horizontale Förderung von Dampf und Wasser kann man entweder
ein an der Rückseite der durchlöcherten Platte c angeordnetes Kanal-System anwenden,
wofür ein Beispiel (siehe die Kanäle h und i) in der gezeichneten
Vorrichtung gegeben ist, oder man kann auch ein Metalldrahtgeflecht anwenden, das
an der dem Faserbogen abgekehrten Seite der durchlöcherten Platte angebracht ist.
-
Zum Vergleich kann erwähnt werden, daß beim Pressen auf normale Weise
mit einem Metalldrahtgeflecht gegen die eine Seite des Faserbogens nur ein unbeträchtlicher
Überdruck während einiger Sekunden nach dem Zusammenpressen des feuchten Bogens
erhalten wird. Auch mit dem dichtesten Metalldrahtgeflecht, das hergestellt werden
kann, ist in dieser Hinsicht der Effekt unbedeutend.