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Verfahren zur Vorbehandlung von Zellulöse-Faser- od. dgl. Material,
das mit Harz gemischt. in kontinuierlichen Pressen zu Tafeln gepreßt wird Die Erfindung
betrifft die Herstellung von Tafeln; Wandplatten od. dgl. aus zerkleinertem Zellulosematerial
oder Faserstoffen, die mit einem in der Wärme abbindenden Harz gemischt sind und
als Band oder Lage in einer kontinuierlich arbeitenden Durchlaufpresse, beispielsweise
einer Raupenkettenpresse, gepreßt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere die
Vorbereitung des Materials vor der Pressung.
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Die kurze Preßzeit der Raupenkettenpres.e beispielsweise, die nur
wenige Minuten beträgt, und die notwendige schnelle Zusammendrückbarkeit des Materials
macht es erforderlich, das Material vor der Verdichtung auf eine Temperatur von
9o bis g5° zu bringen. Die Erwärmung des in die Form einer Lage oder eines Bandes
gebrachten Materials kann vorteilhaft durch einen Hochfrequenzerwärmer erfolgen.
Jedoch würde die Verwendung eines solchen Erwärmers allein für diesen Zweck eine
sehr große und teure Ausführung erforderlich machen. Demzufolge ist es vorteilhaft,
durch eine Hochfreqüenzanlage nur eine Temperaturerhöhung von etwa 6o auf g5° vörzunehmen.
Die Vorwärmung auf 6o° kann dann auf andere Weise beispielsweise durch Dampf, erfolgen.
Dies ist vorteilhaft, weil dadurch das Material nicht nur vorgewärmt, sondern gleichzeitig
auf deri notwendigen Feuchtigkeitsgehalt gebracht werden
kann, durch
den sich die Zusammendrückbarkeit des Materials erhöhen läßt. Jedoch sind die Grenzen
für die Feuchtigkeit kritisch. Denn ein zu geringer Feuchtigkeitsgehalt ergibt ungenügende
Zusammendrückbarkeit und führt dazu, daß sich die fertigen Tafeln verwerfen. Ein
zu hoher Feuchtigkeitsgehalt verursacht ein Abblättern des Materials der fertigen
Tafel zufolge Dampfbildung innerhalb des Materials während der heißen Preßbehandlung.
Da das Rohmaterial verschiedenen Feuchtigkeitsgehalt hat, ist es notwendig, es auf
einen niedrigen und konstanten Feuchtigkeitsgehalt herabzutrocknen und später einen
bestimmten Betrag an Feuchtigkeit wieder zuzufügen. Der Feuchtigkeitsgehalt, auf
den das Material vorgetrocknet werden muß, hängt davon ab, ob trockenes pulverisiertes
oder flüssiges Kunstharz verwendet wird. Im letzteren Fall ist ein hoher Grad der
Vortrocknung notwendig, da das flüssige Kunstharz einen bestimmten Wassergehalt
hat. In beiden Fällen ist die Feuchtigkeitsaufnahme des Holzes schneller und gleichförmiger,
je niedriger der Feuchtigkeitsgehalt nach der Vortrocknung ist. Der Feuchtigkeitsgehalt
in dem vorbehandelten Holz-Harz-Gemisch kann beim Eintritt in die Presse zwischen
io und 15.% betragen. Das Optimum liegt mit Rücksicht auf die zu vermeidende Abblätterung
und auf die Festigkeit der Tafeln bei 12 bis 1q.0/0.
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Die Schwierigkeiten bei der Zufügung des Harzes und bei der Herstellung
des richtigen Feuchtigkeitsgrades des Materials sind darin zu sehen, daß die Harze,
im besonderen Harnstoff-Formaldehyd, sehr hygroskopisch sind. Wenn das Harz vor
der Anfeuchtung des Materials durch Dampf zugefügt wird, entsteht eine klebrige
Masse, wenn derDampf zugefügt wird, und außerdem wird der Dampf am Eindringen in
das Holz gehindert. Geeignete Harze für den kontinuierlichen Preßvorgang sollen
bei einer Temperaturnähe der Sättigungstemperatur des Dampfes, beispielsweise ioo°,
abbinden. Aus diesem Grunde bindet das Harz vorzeitig ab, wenn der Dampf dem Harz
zugefügt wird, so daß dieses bereits abbindet, wenn das Material als Lage ausgebreitet
und in die Presse eingeführt wird. Bei der Zufügung des Harzes nach der Dämpfung
muß eine beträchtliche Zeitspanne für eine gute Mischung aufgewendet werden, weil
die Teilchengröße zwischen dem Holzmaterial und dem Kunstharz sehr verschieden ist.
Außerdem muß der Mischprozeß unter Erwärmung durchgeführt werden, um die Temperatur
des gedämpften Materials zu erhalten. Dies würde wiederum-dazu führen, daß Feuchtigkeitsgehalt
verlorengeht und ein vorzeitiges Abbinden und möglicherweise Klumpenbildung stattfinden
würde.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und
im besonderen das vorzeitige Abbinden, Klumpenbildung und Feuchtigkeitsverluste
während der Behandlung des Materials zu verhüten, bevor es in die kontinuierliche
Presse gelangt.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei der Vorbehandlung des Materials
aus zerkleinertem Zellulose-, Faser- od. dgl. Material für die nachfolgende Verfestigung
zu Tafeln in kontinuierlichen Pressen eine bestimmte Menge des Rohmaterials in zwei
Teile unterteilt wird, daß der eine Teil kalt mit Kunstharz gemischt wird, der andere
Teil durch Zufügen von Wärme und Feuchtigkeit, vorteilhaft in Form -von Dampf, behandelt
wird und beide Teile darauf miteinander während einer kurzen Zeitspanne gemischt
werden, während der ein Austausch von Feuchtigkeit, Wärme und Harz zwischen den
beiden Teilen stattfindet, um ein gleichmäßig gemischtes Endprodukt zu erhalten.
Erfindungsgemäß wird die Herstellung des Feuchtigkeitsgehaltes und die Erwärmung
des einen Teils durch Zufügen einer bestimmten Menge gesättigten Dampfes erzielt,
bevor der Feuchtigkeitsgehalt gesteuert wird.
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Das Mischen von mit Bindemittel versetzten Faserstoffen mit anderen
nicht versetzten Faserstoffen ist zwar an sich bekannt, jedoch handelt es sich bei
diesem bekannten Verfahren darum, feinfaserige oder feinkörnige, mit Bindemittel
versetzte Faserstoffe mit groben Faserstoffen zu mischen und das Ganze zu verpressen,
um eine Ersparnis an Bindemittel zu erzielen. Aufgabe und Lösung sind also anders
als bei dem Verfahren nach der Erfindung.
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Der erfindungsgemäße Verfahrensvorgang ist sowohl für pulverförmige
als auch für flüssige Harze anwendbaf. Bei Verwendung von flüssigen Harzen wird
der eine Teil mit Harz besprüht und .der andere Teil mit einer verringerten Menge
überhitzten Dampfes mit Rücksicht auf den überhitzten Dampfgehalt des Harzes gedämpft.
Darauf werden beide Teile gemischt, wie oben dargelegt wurde. Bei der Verwendung
von pulverförmigem Harz werden die Klumpenbildung des Harzes zufolge seiner hygroskopischen
Eigenschaften und ein frühzeitiges Abbinden vermieden. Bei Verwendung von flüssigem
Harz tritt nur der letztere Vorteil ein.
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Die Erfindung besteht weiterhin in einem Verfahren zur Vorbehandlung
eines gleichförmigen erwärmten Gemisches von $o bis 9o° aus Sägemehl oder ähnlichem
zerkleinertem Material, 1o bis 12% Wasser und 5 bis io% in der Wärme abbindendem
hygroskopischem Harz von niedriger Abbindetemperatur, wobei zunächst ein Drittel
bis zur Hälfte des trockenen oder annähernd trockenen Sägemehls mit dem Harz gemischt
wird und die anderen zwei Drittel bis zur Hälfte des Sägemehls mit der Feuchtigkeitsmenge
durch Zufügen von überhitztem Dampf versehen wird. Dadurch wird die Temperatur des
zweiten Teils auf über ioo° und sein Feuchtigkeitsgehalt auf 2o bis 2q.0/9 erhöht.
Darauf wird das kalte und trockene Sägemehl-Harz-Gemisch mit dem heißen Sägemehl-Wasser-Gemisch
bei einer Temperatur zwischen 55 und 75° C gemischt. Während der Mischdauer von
q. bis 6 Minuten werden Wasser und Wärme von dem heißen, angefeuchtetenTeil auf
den kalten, trockenen Teil übergeführt, so daß sich in der endgültigen Mischung
Feuchtigkeit und Harz gut verteilen, ohne daß Dampfverluste eintreten, sich zusgmmenhängende
Klumpen
bilden oder das Harz frühzeitig abbindet. Bei Laboratoriumsversuchen hat sich gezeigt;
daß bei geringem Feuchtigkeitsgehalt des mit Kunstharz gemischten Materials der
Austausch von Feuchtigkeit bei der endgültigen Mischung sehr schnell vor sich geht.
Die Gefahr des vorzeitigen Abbindens ist vermieden, da die Temperatur (angenähert
ioo° C) des mit Dampf versehenen Teils des Materials sofort fällt, sobald es in
Berührung mit dem kalten, mit Harz versehenen Teil des Materials kommt. Das Material
wird nicht klebrig, da das vorgetrocknete Holz eine größere Affinität für den Dampf
hat als das Harz, und die Mischungszeit wird viel kürzer, da in den zwei abgeteilten
Materialmengen Partikeln gleicher Größe und gleichen Charakters gemischt werden,
statt daß bei Mischung in einem einzigen Verfahrensvorgang die Materialteilchen
größerer Körnung mit sehr feinem Kunstharzpulver oder mit einem flüssigen Harz gemischt
werden.
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In derZeichnung ist dieErfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Es zeigt Fig. i ein Diagramm, das die Vorbehandlung des Materials vom Ausgangsstoff
zur Ausbreitung der Lage zeigt, Fig.2 ein Diagramm des erfindungsgemäßen Mischverfahrens,
Fig. 3 eine räumliche Darstellung einer Anlage, die nach dem Verfahren arbeitet,
Fig. q. eine Ansicht einer Ausbreitvorrichtung und einer Raupenkettenpresse, Fig.5
eine räumliche Darstellung der Mischeinrichtung.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann beispielsweise in der in Fig.
i dargestelltenArt durchgeführt werden. Das Ausgangsmaterial, das aus Sägemehl,
Sägespänen, Holzschnitzeln od. dgl. besteht, wird zunächst gemahlen, um die Korngröße
aui. ein bestimmtes Grundmaß zu bringen und die übergroßen Stücke zu zerkleinern.
Das gemahlene Material wird dann gesiebt, um noch verbliebene, zu große Stücke zu
entfernen. Das unerwünschte, zu feine Material wird gegebenenfalls in einem Zyklon
abgeschieden. Von der Siebeinrichtung aus wird das Material dann einer Trockeneinrichtung
zugeführt, um es auf einen niedrigenFeuchtigkeitsgehalt zu bringen, bevor es in
einen Vorratsbehälter gelangt. Die Auslieferung aus dem Vorratsbehälter wird gewichtsmäßig
konfrolliert, um einwandfreie Mischungsverhältnisse in den nachfolgenden Behandlungsstufen
zu erzielen. Beim Mischvorgang werden beide Teile in flüssiger oder Pulverform zugeführt,
während gleichzeitig das Material einer Befeuchtung ausgesetzt wird. Obwohl das
Material bei der vorhergehenden Trocknung auf den .gewünschten Feuchtigkeitsgehalt
hätte gebracht werden können, ist es in der Praxis vorteilhaft, das gesamte Material
auf einen bestimmten niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt zu trocknen und dann während
der Mischung den Feuchtigkeitsgehalt durch Zufügung von gesätfigtem Dampf auf den
für die Weiterbehandlung notwendigen Feuchtigkeitsgrad zu bringen. Bei der Zuführung
des Dampfes wird das Material gleichzeitig befeuchtet und für den Preßvorgang vorgewärmt.
Der Zweck dieser Maßnahme besteht darin, die Temperaturerhöhung, für die die endgültige
Vorwärmeinrichtung, beispielsweise als Hochfrequenzerwärmer, ausgebildet sein kann,
verantwortlich ist, zu verringern.
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In dem Diagramm gemäß Fig. i ist der Mischvorgang in- seiner einfachsten
theoretischen Form dargestellt, während der Preßvorgang in Fig.2 mehr in den Einzelheiten
erläutert ist. Dieser Vorgang ist in Fig. i an Stelle des durch die strichpunktierte
Linie eingerahmten Teils einzufügen.
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Das gemischte Material wird gemäß Fig. i zu der Ausbreitvorrichtung
gebracht, in der es zu der zu pressendenLage ausgebreitet wird. Vorher kann es noch
eine letzte Mischeinrichtung passieren, die die Mischung noch verfeinert, so daß
sämtliche Gesteinteilchen fein verteilt sind.
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Das Material wird als Lage von bestimmter Breite, Dicke und Dichte
auf einem endlosen Stahlband ausgebreitet, das als Transportband die Ausbreitvorrichtung
und die Presse durchläuft.
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Entsprechend Fig. q. wird das gemischte. Material in den Zulauftrichter
i der Ausbreitvorrichtung A gebracht. Von diesem Zulauftrichter i wird das Material
einem endlosen Stahlband2 zugeführt, das die Ausbreitvorrichtung A und die Raupenkettenpresse
B durchläuft. Wenn das Material auf dem Band i in der gewünschten Dicke ausgebreitet
ist, gelangt es durch die Wärmzone, in der es auf die Behandlungstemperatur durch
einen Hochfrequenzwärmer 3 gebracht wird, in die Raupenkettenpresse B. Der Hochfrequenzerhitzer
3 ist so nahe wie möglich am Eingang der Raupenkette B angeordnet. Auf der einen
Seite der Raupenkettenpresse B besteht das Material aus 8o bis 9o o/aHolzteilchen
od. dgl., io bis i2q/o Wasser und 5 bis ioo/o Bindemittel und hat eine Temperatur
von 9o bis ioo°. In der Raupenkettenpresse wird das Material zwischen dem unteren
Metallband 2 und dem oberen Metallband q. gep.reßt, die durch untere und obere endlose
Ketten aus Platten 5 und 6 abgestützt werden. Die Ketten laufen um Kettenräder 7
und werden hinter dem Punkt X geradlinig und parallel geführt und durch geradlinige
Schienen 8 abgestützt. Das Material wird zwischen diesen Führungen unter Druck gehalten,
so daß es nicht aufquellen kann.
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Die Materiallage wird auf die endgültige Dicke und Dichte während
eines verhältnismäßig kurzen Weges durch die Quetschzone 9 gebracht, die vor dem
geradlinigen Teil .des Kettenverlaufs liegt, d. h. links vom Punkt X in Fig. q..
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Nachdem der Herstellungsvorgang im ganzen beschrieben ist, soll noch
einmal der Mischvorgang an Hand der Fig. 2 erläutert werden.
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Das getrocknete und gesiebte Zellulosematerial gelangt von dem Vorratsbehälter
zu einer Wiegeeinrichtung, die nacheinander die beiden Teilmengen abwiegt und zusammen
den Anteil an Zellulosem-aterial in der endgültigen Mischung ausmachen.
Vorteilhaft
teilt man in der Wiegevorrichtung zwei Teilmengen ab, die eine zu einem Drittel
und die andere zu zweiDritteln. Jede dieserTeilmengen wird in einen besonderen Mischer
geleitet. Dem kleineren Teil im Mischer M wird das Bindemittel entweder als trockenes
Pulver oder in flüssigem Zustand zugeführt. Der größere Teil wird im Mischer N mit
Dampf behandelt, um das Material zu erwärmen und auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt
zu bringen. Der Betrag an beiden Mitteln, der dem Mischer M zugeführt wird, ist
gewogen oder in anderer Weise in das richtige Verhältnis zum Inhalt des Mischers
M gebracht. Ebenso kann der Wärme- und Feuchtigkeitsgehalt des Mischers N durch
Lieferung einer gewogenen Menge von übersättigtem Dampf festgelegt werden. Die Mischer
M und N sind vorzugsweise Durchlaufmischer, in die das Material an einem Ende zugeführt
wird und während des Mischens in axialer Richtung den Mischer durchläuft und am
anderen Ende wieder verläßt. Die Auslässe dieser Mischer enden gemeinsam in einem
dritten Mischer 0, der vorteilhaft unter den Mischern M und N angeordnet ist, so
daß der Inhalt der Mischer M und N
dem Mischer 0 auf Grund des Eigengewichts
zufließt. In dem Endmischer werden die beiden Teilmengen, von. denen die eine mit
Bindemittel gemischt und die andere vorgewärmt und angefeuchtet ist, zusammengemischt,
so daß sich sämtliche Bestandteile fein verteilen. Von dem Endmischer 0 gelangt
das behandelte Material ,zur Ausbreitvorrichtung A, wenn notwendig über einen anderen
Mischer zur Feinstverteilung.
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Im folgenden wird das Verfahren an Hand der Fig. 3 beschrieben. Das
Rohmaterial, das beispielsweise als Sägemehl anfällt, wird durch einen Elevator
A einer Transportschnecke B zugeführt, die es in eine Hammer- od. dgl. Mühle C bringt.
Von da gelangt es in einen Zyklon D, um die Feinstoffe abzutrennen. Das gemahlene
Material gelangt dann in eine Siebvorrichtung E, die die durch die Mühle nicht erfaßten
zu großen Stücke aussondert. Die Siebvorrichtung kann auch dazu benutzt werden,
um zu feines Material abzuscheiden.
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Von der Siebvorrichtung E wird das Material in den Trockner F gebracht,
der als pneumatischer Förderer ausgebildet ist, in dem die Temperatur der austretenden
Luft auf den Feuchtigkeitsgehalt des getrockneten Materials schließen läßt. Diese
Anordnung macht die Verwendung einer thermostatischen Steuerung einer Anlage nötig,
welche die Heißluft für die gleichförmige Trocknung liefert. Dieser Trocknungsvorgang
ist sehr wichtig, da von ihm der Feuchtigkeitsbetrag abhängt, der später während
des Mischvorganges hinzugefügt werden muß.
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Das so auf den verlangten niedrigen Wassergehalt heruntergetrocknete
Material gelangt, nachdem es in einem Zyklon G von der Luft getrennt ist, in einen
Speicher H, der mit einer verstellbaren Auslaßvorrichtung bekannter Art und mit
üblichen Einrichtungen ausgestattet ist, die die Brockenbildung im Speicher verhindern.
Der Ausiaß wird so gesteuert, daß die aus dem Speicher H austretende Menge genau
der entspricht, die in der Ausbreitvorrichtung benötigt wird. Von dem Speicher wird
das Material durch ein Becherwerkl einer Lage K zugeführt, die die Mengen abteilt,
welche durch die sich verzweigende Rutsche L in die beiden Mischer M und
N gelangen. Wie bereits beschrieben, wird die kleinere Menge dem Mischer
M zugeführt, in dem außerdem bestimmte Mengen Bindemittel von einem Speicher und
einer Zuteilungsvorrichtung P aufgegeben werden. Der größere Materialanteil gelangt
in den Mischer N, dem übersättigter Dampf durch die Leitung L1 zugeführt wird, um
die Temperatur des Materials auf ioo° und den Feuchtigkeitsgehalt auf 2o bis 2411/o
zu bringen.
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Die beiden den Mischern M und N zugeführten Materialmengen wandern
in axialer Richtung durch die Mischer zu ihren hinteren Enden hindurch, wo sich
der Auslaß befindet. Über Rutschen L2 (Fig. 5) gelangen die Materialmengen. in einen
dritten und größeren Mischer 0, in dem diese untereinander gemischt werden, so daß
das Endprodukt, gleichmäßig verteilt, Bindemittel und Feuchtigkeit bei einer geeigneten
Temperatur zwischen 55 und 75° C enthält.
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Die Aufteilung des Materials während des Mischvorganges und die getrennte
Zuführung von Kunstharz zu dem einen Teil und von Wärme und Feuchtigkeit zu dem
anderen ist notwendig, da bei Verwendung von pulverförmigem Harz eine unzulängliche
Mischung stattfinden würde, wenn das Harz dem angefeuchteten Material zugefügt würde.
Im Fall der Verwendung von pulverförmigem oder flüssigem Harz würde die Hinzufügung
zu einer erwärmten Materialmenge oder die Hirnzufügung von Dampf in das Harz in
einem zu frühen Stadium dazu führen, daß das Harz bereits abbinden würde, bevor
das Material in die Quetschzone der Presse gelangt.
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Von dem Mischer 0 wird das nunmehr mit Harz gemischte, vorerwärmte
und auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt gebrachte Material über eine TransportvorrichtungR
der AusbreitvorrichtungA zugeführt. Vorteilhaft ist ein Ouertransport S zwischengeschaltet,
der unter einem Magnet T hindurchfährt, um zu verhindern, daß Metallteilchen .mit
in die Presse gelangen. Zwischen dem Quertransport S und dem Fülltrichter i der
Ausbreitvorrichtung A ge-näß Fig. 3 können noch zwei Zentrifugen h zwischengeschaltet
werden, welche sichern, daß das Material frei fließt. Die Zentrifugen h sind von
bekannter Art und bestehen aus einem Kessel, in dem eine Scheibe sich sehr schnell
dreht, auf die das Material aufgegeben wird und von der das Material gegen die Kesselwände
geschleudert wird, bevor es in die Auslaßöffnung gelangt.
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Durch die Anwendung getrennter Mischstufen bei der Vorbehandlung des
Materials wird erreicht, daß das Material der Ausbreitvorrichtung in ein-@v andfreier
Mischung ohne Zusammenballungen zugeführt wird. Die Temperatur ist soweit erhöht,
daß
dadurch die im Hochfrequenzerwärmer aufzubringende Erhöhung von Temperatur verringert
ist, wodurch sich die Anschaffungs- und Unterhaltungskosten des Hochfrequenzerwärmers
verringern. Außerdem wird durch die Trennung des Materials bei der Mischung erreicht,
daß das Harz im geeigneten Augenblick zugefügt und das Material gleichzeitig mit
der Anfeuchtung erwärmt wird.