DE920224C - Verfahren zur Trocknung von Faserstoff-Formkoerpern - Google Patents

Verfahren zur Trocknung von Faserstoff-Formkoerpern

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DE920224C
DE920224C DEH10423D DEH0010423D DE920224C DE 920224 C DE920224 C DE 920224C DE H10423 D DEH10423 D DE H10423D DE H0010423 D DEH0010423 D DE H0010423D DE 920224 C DE920224 C DE 920224C
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DE
Germany
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drying
water
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binder
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DEH10423D
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English (en)
Inventor
Otto Herdey Sen
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NORDDEUTSCHE HOMOGENHOLZ GES M
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NORDDEUTSCHE HOMOGENHOLZ GES M
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Description

  • Verfahren zur Trocknung von Faserstoff-Formkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung bindemittelhaltiger Faserstoffplatten und Formkörper vorwiegend holzartigen Charakters, die ohne gleichzeitige Anwendung von Druck ausgeheizt werden. Solche Faserstoffkörper werden in bekannter Weise hergestellt durch Aufschlämmen von verfilzbaren Fasern in Wasser, Gießen und Verformen des Faserbreies in Formmaschinen und Ausheizen der feuchten Faserstoffkuchen in geeigneten Trockenvorrichtungen. Die Bindemittel werden dem Faserbrei in Form von Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen zugegeben, sie können auch durch nachträgliches Durchsaugen durch den feuchten Faserstoffkuchen oder auf andere Weise in diesen eingebracht werden. Bei dem der Formung folgenden Ausheizungsvorgang findet eine Verdampfung des Wassers und eine Aushärtung der Bindemittel statt. Als Bindemittel werden solche Stoffe verwendet, die unter dem Einfluß erhöhter Temperatur aushärten, z. B. Kunstharze, wie Phenol-Aldehyd- oder Harnstoff Formaldehyd-Harze. Außerdem können den Faserstoffkörpern wasserabweisende Stoffe, wie Montanwachs u. dgl., Farbstoffe, feuerhemmende Mittel, Termitenschutzmittel u. dgl. zugesetzt werden.
  • Das Raumgewicht solcher Formkörper nach der Trocknung liegt im allgemeinen zwischen o,z5 bis 0,4 g/cms. Das Raumgewicht ist unter anderem abhängig von dem Grad der Vorentwässerung auf der Formmaschine, von der Art und dem Schmierigkeitsgrad des Faserstoffes, vom Bindemittelgehalt und den Trockenvorgängen. Zweckmäßig liegt der Gehalt an Bindemittel zwischen io und 6o '/o, bezogen auf das Gesamttrockengewicht des fertigen Stoffes.
  • Es wurde gefunden, daß die Eigenschaften des Endproduktes entscheidend von der Steuerung des Trocknungsvorganges abhängen. Der Trocknungsvorgang unterscheidet sich bei diesen bindemittelhaltigen Faserstoff-Formkörpern, die meist auch eine holzartige Beschaffenheit haben sollen, entscheidend von den bekannten Trocknungsvorgängen der Faserstoffdämmplatten, wie sie aus der Faserplattenindustrie bekannt sind. Bei der Holzfaserplattenindustrie werden Faserstoffplatten ohne Bindemittel oder mit nur sehr geringen Bindemittelgehalten, gegebenenfalls mit Zusätzen aus wasserabweisenden Stoffen oder auch Bitumen, getrocknet. Der Ausheizvorgang bewirkt dabei lediglich eine Entfernung des Wassers, welches zwischen den Fasern enthalten sowie auch in Form von Quellungswasser in den Fasern gebunden ist.
  • Im Unterschied zu diesen bekannten Vorgängen vollzieht sich bei den bindemittelhaltigen Platten nicht nur der physikalische Vorgang der Wasserverdampfung, sondern der chemische Prozeß der Erhärtung, z. B. der Kondensation, und bzw. oder der Polymerisation der Bindemittel. Es wurde nun gefunden, daß es erforderlich ist, während des Trocknungsv organges die Temperatur nach bestimmten Kurven zu steuern, damit die Bindemittel zur optimalen Wirkung gelangen. Nur bei richtiger Steuerung der Temperatur wird diejenige Verleimung der Faser erreicht, durch welche die Faserstoffkörper eine holzartige Struktur erhalten. Diese ist unter anderem erkennbar an einer wesentlich erhöhten Biege-, Zug- und Druckfestigkeit gegenüber dem bindemittelfreien Faserstoffkörper oder dem Faserstoffkörper, bei dem die Bindemittel ihre Verleimungswirkung nicht richtig betätigt haben. Weiterhin ist die holzartige Struktur erkennbar an dem holzartigen Klang der Formkörper und ihrer holzartigen Bearbeitbarkeit. Bei Bearbeitungsvorgängen, wie Sägen, Bohren, Schnitzen, Stemmen, Hobeln usw., reißen die Fasern der nach dem vorliegenden Verfahren getrockneten Werkstücke wesentlich weniger aus als solche von Werkstücken, bei deren Trocknung der Verleimungsvorgang nicht richtig gesteuert wurde. Dies läßt darauf schließen, daß die Fasern untereinander stärker durch die Verleimung mit dem Bindemittel verbunden sind, als dies durch reine Verfilzungsvorgänge erreicht werden kann.
  • Die Verfahrensvorschrift für die erfindungsgemäße Temperatursteuerung besteht in folgenden Verfahrensabschnitten i. Die Anfangsphase der Trocknung muß so allmählich durchgeführt werden, daß keine Oberflächenverkrustung der Formkörper durch zu schnelle Aushärtung des Bindemittels an den Außenseiten und Übertrocknung der Faser mit anschließend damit verbundener Faserschrumpfung an der Oberfläche erfolgt. Die Verdampfungsgeschwindigkeit darf also die Nachlieferung des Wassers aus dem Innern des Trocknungsgutes nicht oder nicht wesentlich überschreiten.
  • 2. In der zweiten Phase der Trocknung muß der Hauptteil des Wassers entfernt werden, ohne daß jedoch die Bindemittel schon zur Abbindung gelangen. Eine zu frühe Abbindung dieser verhindert eine innige Bindung zwischen Harz und Faser, da das meist hydrophobe Harz gegenüber der noch nassen Faser keine Klebkraft besitzt und demzufolge in kleinen Kügelchen oder Klümpchen aushärtet. Bei richtiger Trocknung hingegen fließt das noch nicht ausgehärtete Harz an oder um die schon beinahe trockene Faser, und die starke Klebkraft des Harzes gegenüber der Faser kommt dann zur Auswirkung und führt damit zum Verleimungsvorgang.
  • 3. Die dritte Phase der Trocknung bewirkt die Entfernung der Restfeuchtigkeit und völlige Aushärtung der Harze.
  • .4. Bei einer vierten Phase der Temperaturbehandlung bei mindestens iao° kann noch eine zusätzliche Hydrophobierung des Fasergutes erreicht werden.
  • Eine zahlenmäßig allgemein gültige Verfahrensvorschrift über die Dauer der einzelnen Behandlungsabschnitte und der gesamten Behandlungsdauer sowie über die jeweilige Höhe der Temperatur der relativen Luftfeuchtigkeit in den einzelnen Abschnitten läßt sich nicht geben, da Höhe und Einwirkungszeit der Temperatur und sonstige Behandlungsfaktoren von folgenden Bedingungen abhängig sind: Trocknungsart (Dampf-, Heißluft-, elektrische Widerstands-, Wechselfeld- bzw. Hochfrequenztrocknung), Gestalt und Größe der Heizkammern, Umluftverhältnisse, Wassergehalt des Trockengutes, Höhe des Bindemittelgehaltes, Art der Bindemittel, Aufschluß und Schmierigkeitsgrad der Faserstoffe sowie Stärke und Abmessungen des Trockengutes.
  • Eine besonders wichtige Beziehung besteht zwischen der Trocknungsgeschwindigkeit und der Art bzw. dem Verhalten der Bindemittel. Die Erhärtungskurven der Bindemittel können durch Herstellungsweise, Katalysatorzusätze und die Beschaffenheit der verwendeten Ausgangsstoffe, z. B. verschiedenartiger Phenole, in weiten Grenzen geändert werden. Die Verdampfungsgeschwindigkeit des Wassers und die Erhärtungszeit der Bindemittel müssen also einerseits aufeinander derart abgestimmt werden, daß die Bindemittel erst nach der Entfernung der Hauptmenge des Wassers zur Abbindung und Erhärtung kommen, während andererseits die Übertrocknung, Verkrustung und Verschrumpfung der Oberfläche der Formlinge zu vermeiden ist.
  • Bei Dampf- und Heißlufttrocknung sind verhältnismäßig lange Trocknungszeiten und daher lange Erhärtungszeiten der Harze erforderlich. Bei elektrischer Widerstands- oder Hochfrequenztrocknung geht die Entfernung des Wassers schneller und gleichmäßiger vor sich, da die ganzen Körper schneller durch und durch erwärmt werden. Deshalb sind hier auch Harze mit kürzeren Erhärtungszeiten verwendbar. Um eine zu frühe Erhärtung der Harze zu vermeiden, ist es ferner möglich, die Anfangstrocknung im Vakuum bzw. unter Unterdruck durchzuführen, wodurch ebenfalls eine erhebliche Abkürzung der Trockenzeit erzielbar ist, oder sie bei Temperaturen unter ioo° in einem Warmluftstrom vorzunehmen. Ausführungsbeispiel Zur Trocknung gelangen feuchte Faserstoffkörper, die, bezogen auf den Gesamttrockengehalt = 100%, etwa 70% Faserstoffe (trocken) und etwa 300/0 langsam erhärtende Bindemittel (trocken) enthalten. Die Länge der q.o bis 50 mm starken Formlinge ist 2 bis 3 m und ihre Breite etwa 2 m. Im Feuchtzustand vor der Trocknung enthalten die Formlinge etwa 8o Teile Wasser auf 2o Gewichtsteile Trockensubstanz. Die Trocknung erfolgt durch Heißluft in einer Umluftkammer mit regelbarer Heißluft- und Frischluftzuführung sowie Regulierung und Umschaltung der Umluft, wobei alle bekannten Maßnahmen angewandt werden können, die eine gleichmäßige Trocknung des Trockengutes an allen Stellen begünstigen. Die Gesamttrockendauer beträgt 40 Stunden.
  • In der ersten Trockenphase, die 8 bis 12 Stunden beansprucht, kann in den ersten 2 Stunden das den sehr feuchten Formlingen anhaftende Wasser durch Anwendung einer Temperatur von 13o bis 14o° und durch Luft geringer relativer Feuchtigkeit entfernt werden, worauf die Temperatur der Umluft auf i io bis 12o° gesenkt und ihr Feuchtigkeitsgehalt z. B. durch entsprechende Drosselung der Frischluftzufuhr so weit erhöht wird, daß dem Trockengut nur so viel Flüssigkeit entzogen wird, daß seine Oberfläche sich feucht anfühlt.
  • Die zweite Trockenphase erstreckt sich über die nächsten 15 bis 20 Stunden. Ihre Dauer und ihre Steuerung wird vom Quellungs-bzw. Mahlungsgrad des Fasergutes, seiner Entquellung und den Bindemitteleigenschaften bestimmt. Der Trocknungsvorgang wird in der zweiten Phase anfangs weitergeführt, wie er zum Schluß der ersten Phase eingestellt war, indem man die Oberflächenfeuchtigkeit des Trockengutes beobachtet, wobei man die Temperatur stufenweise um io° steigert bzw. den Sättigungsgrad der Luft entsprechend erniedrigt, solange die Kuchenoberfläche noch feucht ist, während man umgekehrt verfährt, wenn die Oberfläche austrocknet. Wenn zum Schluß der zweiten Phase infolge der fortgeschrittenen Durchtrocknung des Gutes nicht mehr die Möglichkeit besteht, den Prozeß nach der Oberflächenfeuchtigkeit zu regulieren, senkt man die Temperatur um io bis 2o° und führt die Trocknung so lange weiter, bis das Gut zur Verleimung und Aushärtung genügend getrocknet ist bzw. nur noch 15 bis 25% Feuchtigkeit enthält, was durch eine Gewichtskontrolle ermittelt werden kann.
  • In der dritten Phase wird nun die Temperatur zeitweilig so weit gesteigert, wie das Trockengut es verträgt, wobei durch Verflüssigung der Bindemittel der Verleimungsvorgang vervollständigt und die Bindemittel ausgehärtet werden. Es können stoßweise Temperaturspitzen bis zu i5o° und gegebenenfalls bis i8o° gegeben werden, womit der Vorgang nach Entfernung der Restfeuchtigkeit in die vierte Phase eingetreten ist, in der die Hydrophobierung des Fasergutes bewirkt wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRACHE: i. Verfahren zur Trocknung von Faserstoff-Formkörpern, die als Bindemittel bei höheren Temperaturen erhärtende Kunstharze enthalten und die durch Gießen und Formen eines Stoffbreies und anschließende Trocknung ohne Druck erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturbehandlung so gesteuert wird, daß einerseits keine Oberflächenverkrustung auftritt, andererseits eine einen holzartigen Charakter bewirkende Abbindung zwischen Fasergut ,und Bindemitteln erzielt wird, wobei Höhe und Dauer der einzelnen Temperaturstufen abhängig sind von der Trocknungsart, der zu regulierenden V erdampfungsgeschwindigkeit des Wassers in Verbindung mit den Eigenschaften des Fasergutes, der Erhärtungszeit der Bindemittel und den Abmessungen des Trockengutes.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Heiß-und Warmluft als Trocknungsmittel der Trockenvorgang durch Regulieren der Temperatur, des Feuchtigkeitsgehaltes und der Strömungsgeschwindigkeit der Luft derart gesteuert wird, daß der Oberfläche der Formkörper nicht mehr Wasser entzogen wird, als aus dem Innern der Formkörper, durch Diffusion nachgeliefert wird, solange die Formkörper noch hinreichende Feuchtigkeitsmengen enthalten.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Widerstands-, Wechselfeld- oder Hochfrequenztrocknung der Trocknungsvorgang derart gesteuert wird, daß der jeweilige Feuchtigkeitsgehalt des Formlings gleichmäßig über die ganze Masse des Formlings verteilt ist. q..
  4. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2 oder i und 3, dadurch gekermueichnet, daß den Formlingen die Hauptmenge des Wassers entzogen wird, bevor die Bindemittel erhärten.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß den Formkörpern die Hauptmenge ihrer Feuchtigkeit vor der Erhärtung der Bindemittel entzogen wird und hierbei die Oberflächen der Formkörper nicht übertrocknet bzw. keine Verkrustungen hervorgerufen werden, indem die Maßnahmen der Ansprüche i bis q. einzeln oder kombiniert angewendet werden.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockengut nach Trocknung und Aushärtung der Bindemittel durch Verwendung von Temperaturen über 12o° wasserunempfindlich gemacht wird.
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