NO120808B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av pressede fiberprodukter.

Ved fremstilling av hårdpressede plater og liknende gjenstander av lignocellu-losematerialer som tre, maisstilker, bagas-se, halm og liknende blir disse materialer først oppdelt til små stykker. Disse stykker, filtes til en forut bestemt fasong og blir deretter ved hjelp av varme og trykk konsolidert så de får den ønskede tetthet.

Ved denne fremgangsmåte er kvalite-ten og egenskapene av det fremstilte produkt avhengig av seks hovedfaktorer, nemlig (1) lignocellulosepartiklenes fysiske form, (2) den fysiske og/eller kjemiske behandling som lignocellulosen er blitt utsatt for før, under eller etter dens oppdeling til små partikler, (3) arten og meng-den av stoffer som eventuelt settes til lig-nocellulosepartiklene for å øke sluttproduktets styrke og motstandsevne mot vann, (4) den anvendte type av forme- eller fil-tingsoperasjon, (5) betingelsene ved pressingen, og (6) eventuell behandling før pressingen, f. eks. herdning eller fukting. Blant disse faktorer er lignocellulosepartiklenes fysiske form, den fysiske og kjemiske behandling som lignocellulosen er blitt underkastet, og filtningsoperasjonens art av avgjørende betydning for egenskapene hos det ferdige produkt. Hvis man ser bort fra en hvilken som helst av disse faktorer vil ikke noen som helst forbedring av de andre faktorer kunne gi et produkt som har de best mulige egenskaper. Det er disse faktorer som den foreliggende oppfinnelse vedrører.

Hårdpressede plater er før blitt fremstilt ved mange forskjellige fremgangsmåter, men produktenes egenskaper har ikke vært så gode som ønskelig, fordi en eller flere av de foran nevnte fundamentale variable ikke er blitt regulert på rik-tig måte. Eksempelvis er lignocellulosepar-tiklene blitt anvendt i ikke-fiberform eller fysisk uheldig form. Hvis de besto av sagflis, sagmel, treslip, høvelspon eller -flis blir de derav fremstilte hårdpressede plater nødvendigvis av ringere kvalitet, fordi de partikler som platene består av, på grunn av sin fasong og sine dimensjoner ikke kan sammenføres til en sammenhengende filt, før de konsolideres. Følgen er at det konsoliderte produkt ikke har tilstrekkelig styrke, og denne mangel kan bare delvis kompenseres ved tilsetning av forholdsvis store mengder av et bindemiddel. Hvis det anvendes sagflis, sagmel, treslip og andre materialer som har en stor og porøs overflate opptrer det ennvidere et betydelig tap av bindemiddel ved at partiklene blir impregnert med bindemidlet.

Hvis det anvendes et fibrøst lignocel-luloseutgangsmateriale blir de foran nevnte ulemper unngått i betydelig grad fordi materialets fibere kan føres sammen så de danner en sammenhengende filt av betydelig styrke, slik at også det konsoliderte produkt får tilsvarende styrke. Men det er ikke lett å defibrere tre til hele enkeltfibere da treets fibere lett kan brekkes og dessuten er bundet sammen til en godt sammenhengende masse av treets ikke-cellu-losebestanddeler. Følgelig vil ethvert mid-del som er tilstrekkelig virksomt til å skille fibrene fra hverandre også sannsynligvis brekke fibrene på tvers. Dessuten er det vanskelig å omdanne utgangsmaterialet helt til enkeltfibere, hvorfor det fås en stor proporsjon av ikke filtbare, stive, partikler eller masser av treet.

I en kjent defibreringsmetode blir rått eller ovnstørket tre «gnidd» (kjemmet eller raket med stålbørster langsetter trefibrene, for å skille fra fibrene. Herved blir fibrene nødvendigvis skadd og brukket på tvers, slik at hovedproduktet består av fiberfragmenter og småklumper.

I en annen kjent defibreringsmetode blir treflis gnidd mellom metallskiver som er forsynt med fremstikkende partier. Også denne metode har den ulempe at det bru-kes så meget kraft at fibrene brytes i stykker. For å unngå dette blir treflisene ofte forhåndsbehandlet med vanndamp eller kjemikalier for å mykne dem før de defibreres, men dette er også ufordelaktig, som det skal bli forklart nedenfor.

I en annen meget anvendt defibreringsmetode blir treflis underkastet innvirk-ning av vanndamp ved meget høye tem-peraturer og trykk. Deretter blir trykket plutselig avlastet, og treet eksploderer til fiberform. Denne fremgangsmåte har den ulempe at materialet «overbehandles» slik at dets stoff får dårligere kvalitet.

Hva angår den annen fundamentale variable, som er av største betydning for sluttproduktets egenskaper, skal det atter nevnes at lignocellulosens egenskaper kan påvirkes uheldig ved at den utsettes for vanndamp og andre kjemikalier før, under eller etter defibreringen. Således blir, i den foran beskrevne prosess hvor treflis utsettes for lengere tids dampning for å mykne flisen før defibrering, lignocellulosestoffet hydrolysert og termisk spaltet.

Dette skjer på grunn av treets isoler-ende egenskaper. For mykning av flisene må disse behandles med vanndamp av høy temperatur inntil det indre av flisene er blitt opphetet tilstrekkelig til å mykne og plastisere ligninet. Følgen er at flisenes ytre parti overhetes og pyrolyseres. Herved nedsettes trefibrenes styrke. Ennvidere om-dannes en betydelig del av trestoffet til vannoppløselige stoffer, som kan gå tapt i etterfølgende behandlingstrinn, hvis fibrene på et eller annet tidspunkt suspende-res i et vandig transportmedium.

De samme foreteelser opptrer i «eks-plosjons»-metoden som anvendes til defibrering av tre, men i sterkere grad. I denne fremgangsmåte er vanndamptemperaturen og trykket så høyt at trestoffet blir mørk-farget. Dette begrenser metodens anvendelse til fremstilling av mørkfargede produkter. Ved anvendelse av metoden svekkes også fibrene, hvilket bare kan delvis kompenseres ved tilsetning av et bindemiddel. Ennvidere gjør metoden fibrene «døde» og ikke fjærende, og bevirker at fibrene mister en god del av deres evne til å binde seg selv sammen når de presses. Dessuten blir opptil i/3 av det hele trestoff omdannet til vannoppløselige stoffer, som kan gå tapt, hvis fiberproduktet på noen punkt av sin behandling bringes i berøring med et betydelig volum vann.

Den tredje av de foran nevnte faktorer som er av avgjørende betydning for sluttproduktets egenskaper er som nevnt den måte hvorved produktet formes til en matte eller en filt før det presses. Generelt finnes det to fremgangsmåter for oppnåelse av dette resultat. I våtmetoden fremstilles det et vandig fiberslam som føres over til en sil hvor vannet siles fra, hvoretter resten behandles på den ved papirfrem-stilling vanlige metode.

Denne arbeidsmåte er uheldig, av flere grunner. Den krever komplisert og kostbart maskineri. Den vasker ut de vannoppløse-lige bestanddeler, som kan utgjøre en stor del av trestoffet og som i betydelig grad bi-drar til at fibrene bindes sammen når de presses. Transportvannet vaskes ut noe av det eventuelt tilsatte bindemiddel osv. De dannede filter inneholder meget vann og er vanskelig å håndtere. På grunn av sitt vanninnhold kan de ikke lagres, transpor-teres eller behandles på annen måte før de er blitt konsolidert i en varmpresse. Filtens store innhold av fuktighet øker i betydelig grad varmeforbruket under pressingen og dermed omkostningene. Det kan ikke fremstilles tilfredsstillende laminerte filter. Under visse forhold har fibrene til-bøyelighet til å orientere seg i maskinens retning når filten fremstilles, slik at det ikke dannes en filt i hvilken fibrene er vilkårlig orientert og sammenbundet. Dessuten hindrer den nødvendigvis store tetthet av den våte matte en vilkårlig orientering av fiberne.

Den måte hvormed tørre eller fuktige fibere avsettes i form av en matte eller filt fra en transporterende gass overvin-ner mange av de foran beskrevne vanske-ligheter. Det behøves bare et enkelt utstyr og fibrenes innhold av oppløselig stoff blir ikke fjernet. Tilsetningsmaterialer, som f. eks. bindemidler, kan avsettes effektivt på fibrene og vaskes ikke senere ut i bak-vannet, slik som det skjer i betydelig grad i våtprosessen.

Men også de fleste av de vanlige opera-sjoner hvor fibere får synke ned på bære-delen har sine ulemper. For det første er det vanskelig å belegge fibrene jevnt med bindemiddel, hvis sådant anvendes. Grunnen er at det ikke anvendes noen suspen-derende væske, hvorfor bindemidlet ikke avsettes jevnt på fiberoverflaten. Ennvidere har fibrene tilbøyelighet til å agglome-rere og danne klumper, hvorved det fås en ujevn filt.

For det annet er mange av de ved hjelp av luft dannede formasjoner vanske-lige å håndtere fordi de er løst filtet og ikke sammenbundet, slik at de har tilbøye-lighet til å løse seg opp. Eventuelt kan overflatefibrene ikke være forankret i matten, slik at de lett kan blåses bort i luft-strømmer før pressingen, og at de lett kan gnis bort etter pressingen.

For det tredje er det i enkelte av tørr-filtingsmetodene vanskelig å fremstille en integrert flerlaget filt som f. eks. har grove fibere i sitt indre og fine fibere utvendig. Grunnen hertil er at forholdene ikke er riktige for blanding og sammenlåsing av nabofibere i lagene. Følgen er at de konsoliderte produkter lett deles opp i enkelte lag.

Ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse unngås de foran nevnte ulemper og det fås et produkt hvis egenskaper er betydelig bedre derved at man som utgangs-materiale benytter et fibermateriale av en spesielt valgt fysisk form, som er blitt fremstilt under omhyggelig regulerte betingelser, hvor ingen degradering av materialet finner sted, og som filtes ved hjelp av gasstrykk og anslag mot en passende flate. Resultatet er, at alle de tre ovennevnte fundamentalt viktige variable reguleres slik at det beste resultat oppnås.

Dette resultat fås ved hjelp av en ny fremgangsmåte hvis utgangspunkt er at lignocellulose defibreres ved maling mens den befinner seg i en vanndampatmosfære av 3,5—14 kg/cm<2> trykk, i et tidsrom av fra Yt til 30 minutter. Herved fås det et fuktig fibrøst produkt som i hovedsaken består av atskilte hele fibre og av fleksible åpnede bunter av slike fibre. Fibrene har ikke så stort vanninnhold at det dannes en fluid suspensjon av en slik fiber-masse når massen innføres i en strøm av luft eller annen bæregass og drives mot en perforert bæredel. Herved dannes det en filt som inneholder sammenpressede fibre som er vilkårlig orientert. Deretter kan matten konsolideres ved anvendelse av varme og trykk, slik at man får det ønskede sluttprodukt.

På tegningen er:

fig. 1 et skjematisk riss av et apparat som anvendes til fremstilling av fibre som anvendes i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 er et skjematisk riss av et filt-

ningsapparat som benyttes til fremstilling av en filt av fibre som er blitt fremstilt ved hjelp av apparatet i fig. 1,

fig. 3 viser i større målestokk en detalj

av apparatet i fig. 2,

fig. 4 viser et 40 ganger forstørret fotografi av fibere erholdt på den foran beskrevne måte fra Douglasfuru,

fig. 5 er et til fig. 4 svarende fotografi, ved 15 gangers forstørrelse, av vanlige fibere fremstilt ved at douglasfuruflis er blitt dampet og revet mellom metallskiver som er forsynt med fremspring, og

fig. 6 viser et 15 ganger forstørret fotografi av en filt som er blitt fremstillbar av fibere i henhold til fig. 4, ved anvendelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Råmaterialet innføres i bingen 10 og føres derfra til defibratorens horisontale dampopphetede parti 14 ved hjelp av en skruetransportør 12. Forvarmeren kan være et hvilket som helst egnet apparat i hvilket lignocellulosen gnis mens den påvirkes av vanndamp. Fortrinnsvis består imidlertid apparatet av den kjente Asplund-defi-brator som er beskrevet i U.S. patent nr.

2 145 851. Forvarmeren i dette apparat har

på sin innmatningsside en innretning 16, som tilføres vanndamp under trykk gjennom ledningen 18, som også kan anvendes

til innføring av vandamp i defibrerings-kammeret.

Etter å ha passert den horisontale forvarmer kommer flisene inn i den vertikale forvarmer 20, og drives derfra gjennom det skrueformede parti 22 inn i defibrerings-kammeret 24. Myknet av vanndampen behandles de så mellom innbyrdes roterbare skiver 26, 28, som deler opp flisene til et fiberprodukt som i hovedsaken består av enkeltfibere samt av en mindre mengde fleksible fiberbunter. Dette oppnås fordi at når treflisene defibreres i en vanndampatmosfære er det ikke nødvendig at hver enkelt flis straks opphetes til den er blitt fullstendig gjennomvarmet, hvilket ville bety at trestoffets verdi ble nedsatt. Derimot blir overflaen av hver enkelt flis opp-varmet inntil ligninet myknes og deretter blir overflatefiberne gnidd løs ved hjelp av defibreringsplatene. Herved frilegges en ny overflate som så myknes av vanndampen og av skivene gnis løs til enkeltfibere. Dette fortsetter inntil hele flisene er blitt oppdelt til fibere, som deretter straks fjer-nes fra området av høyt trykk og høy temperatur, slik at de ikke skades av dette trykk og denne temperatur.

For å oppnå det ønskede resultat under defibreringen, nemlig oppdeling av lignocellulosen til enkeltfibre, med bare et litet innhold av fleksible fiberbunter, uten at trestoffet ødelegges kjemisk, er det nød-vendig å regulere defibreringsforholdene meget omhyggelig, og disse kan variere for hvert enkelt spesifikt materiale. Treflisene defibreres i en vanndampatmosfære av 3,5 —14 kg/cm<2> trykk og tilsvarende temperatur i fra y4 til 30 minutter hvor det for det laveste trykk-temperaturområde anvendes det lengste tidsområde. Fortrinnsvis anvendes det 5,6—11,2 kg/cm<2> trykk i y2— 6 minutter. Når lignocellulosen defibreres under disse betingelser får man en maksimal proporsjon av enkeltfibere med et minimum av nedsettelse av trestoffets verdi.

Det i defibreringsrommet dannede fiberprodukt ledes ut gjennom en åpning 30 som bevirker at det ved utsiden av apparatets utløpsåpning dannes en fiberpropp. Denne, sammen med den propp som dannes ved innsnevringen 16 ved innmatnin-gens innerside, vedlikeholder det ønskede trykk.

De utgående fibere passerer en første ledning 32 med praktisk talt apparatets temperatur og et fuktighetsinnhold på mellom ca. 30 og 100 vektsprosent (tørr basis). Da fiberne er blitt tvunget plutselig fra et område som har forholdsvis høyt trykk til et område som har praktisk talt atmo-sfæretemperatur foregår det en markert senkning av temperaturen på grunn av dampens øyeblikkelige og derfor nesten adiabatiske utvidelse. Den herved frigjorte varme hjelper til med å tørke fibrene.

Fibrene befinner seg i en tilstand av stor turbulens og kan derfor nå blandes effektivt med tilsetningsmaterialer. Eksempelvis kan et termisk herdnende bindemiddel innføres i beregnet mengde ved å pum-pes inn gjennom ledningen 34. Andre stoffer, som f. eks. termoplastiske bindemidler, herdningsstoffer, stoffer som gjør produktet ildfast og liknende, kan innføres både på dette sted og på andre steder, f. eks. i forvarmeren, gjennom ledningen 36, eller foran defibreringsskivene, gjennom ledningen 38.

Blant egnede termisk herdnende harpikser er urinstoff-formaldehydharpikser, melaminharpikser og fenolformaldehyd-harpikser som kondensasjonsprodukter av fenol og formaldehyd, fenol og acetalde-hyd, fenol og furfurolkresoler og formaldehyd, resorcin og formaldehyd osv.

Hurtigherdnende harpikser som er særlig egnet til anvendelse i denne fremgangsmåte er fenol-formaldehydharpiks med et formaldehyd-fenol-forhold på fra ca. 1,5—3 til 1, dvs. en som fremstilles ved å anvende ca. 1,5 til ca. 3 mol formaldehyd for hvert mol fenol; de kan karakteriseres ved de følgende omtrentlige egenskaper:

pikser kan anvendes enkeltvis eller i blanding med hverandre i mengder på 0,1— 15 %, fortrinnsvis ca. 2 %, og 6 vektsprosent

beregnet på fiberproduktets tørrvekt. Hvis en termoplatisk harpiks anvendes alene eller med en termisk herdnende harpiks kan den benyttes i en mengde av mellom 2—60 %, fortrinnsvis 5—40 vektsprosent, beregnet på fiberproduktets tørr-vekt. Det kan på denne måten anvendes mange forskjellige slags termoplastiske harpikser deriblant asfalter, gilsomitter, furutreharpikser som ekstrahert trebek

(vinsol), de termoplastiske naturlige gurn-miarter som kongogummi, de termoplastiske celluloseetere, de termoplastiske cellu-loseestere, de termoplastiske polyvinylklo-rider og -acetater, og liknende.

For å tørke den fuktige blanding av fibere og bindemiddel samt for å føre den termisk herdnende harpiks lengst mulig frem uten at den blir inert og usmeltbar blir den dannede blanding av fibre og bindemiddel like bak åpningen 30 ført hurtig gjennom ledningen 32, i hvilken blandingen avkjøles ved vanndampens ekspansjon og ved utstråling fra ledningen, samt delvis tørkes, slik at blandingens harpiksinn-hold bare herdnes delvis — på grunn av den korte passeringstid gjennom ledningen. Fra ledningen 32 går blandingen gjennom damputskilleren 40, hvor noen videre avkjøling kan opptre, hvoretter den kommer inn i den annen ledning 42.

Den sist nevnte ledning står i forbindelse med et opphetningskammer 44 som tilføres luft eller andre avvannede gasser, f. eks. kvelstoff eller fyrgasser, som om nødvendig er blitt opphetet i en oppheter 46 og drives inn i ledningen ved hjelp av en vifte 48. Den fra denne oppheter leverte luft er tilstrekkelig het til å heve blandingens temperatur til en høyde ved hvilken blandingen tørkes til 5—40 % fortrinnsvis 10—30 vektsprosent. Oppvarmningen bevirker også at harpiksen herdnes videre, men uten at dens bindeegenskaper og smeltbar-het nedsettes.

Når den tørkede blanding skal anvendes som filtningsmateriale kan den skilles fra bæreluften i en syklon 50, i hvilken den avkjøles hurtig. Dette hindrer at harpiksen herdner videre. Fiberproduktet blir deretter, med eller uten tilsatt harpiks, avsatt på transportøren 52 for å ledes til en fi-berfraksjoneringsinnretning 54. Den sistnevnte kan bestå av en rekke vibrerende skjermer, en blåseinnretning eller en eller flere støtluftere (Crites U. S. reissue 20, 543) og har til oppgave å dele opp fiberproduktet i flere størrelsesfraksjoner. Denne innretning adskilles faste partikler av forskjellige størrelse ved å utsette dem for sentrifugalkraft kombinert med en av inn-retningen selv frembragt, oppadrettet luft-strøm. En av disse fraksjoner kan bestå av en forholdsvis liten mengde fint stoff, som kastes bort. En annen fraksjon kan bestå av grovere partikler, som kan kastes bort eller kan deles opp på nytt i et neste raffineringsapparat eller kan føres tilbake gjennom ledningen 56 til trakten 10 for atter å bli ført til defibratoren. En videre fraksjon kan bestå av hovedmassen, som utgjøres av den fraksjon som er anvend-bar for den foreliggende oppfinnelse. Denne fraksjon føres gjennom ledningen 58 til en ledning som fører den til filteappa-ratet. Til ledningen 58 kan det også føres maskinfiber fra transportøren 52 hvis det ønskes og når transportøren 52 drives i den passende retning.

Ved den foran beskrevne fremgangsmåte fåes det et produkt som er særskilt godt egnet for den nedenfor beskrevne filteoperasjon. For det første består fibermassen av enkeltfibere eller fleksible, åpnede bunter av slike fibere, som vist i fig. 4. Denne figur bør sammenliknes med fig. 5 som illustrerer en vanlig fiberansamling som er blitt fremstilt ved defibrering av på forhånd dampede fliser mellom skiver som arbeider mekanisk under atmosfærefor-hold. Det sees straks, at de vanlige produkter inneholder en stor mengde stilker, ribber og knuter. Dessuten inneholder de en stor proporsjon av fiberfragmenter. Det fremgår herav, at selv om disse fibere fraksjoneres slik at man fjerner stilkene, rib-bene og knutene vil det gjenblivende produkt ikke i første rekke bestå av enkeltfibere og fleksible åpnede bunter av slike, men snarere av en stor proporsjon av fiberfragmenter som ikke har de ønskede filtningsegenskaper, hvilket blir forklart nærmere nedenfor.

De ønskede egenskaper hos den foran beskrevne brukbare fiberfraksjon er dens fordeling av partikkelstørrelser sammen-trykkbarhet og evne til å filtes. Målt med en Clarkclassifier» skal minst 95 % gå gjennom en 8 maskers sikt, hvilket angir at klumper og store partikler nesten ikke forefinnes, og minst 75 vekts% bli tilbake på en 80 maskers sikt, hvilket angir at bare en forholdsvis liten del fint materiale er til stede, og at hovedmengden består av små, hele fibere. Fiberne har ennvidere stor motstandsevne mot kompresjon; en typisk verdi er ca. 5,6 kg/cm- (se U. S. patent nr.

2 325 026). Dette antyder at fibrene er

fjærende og kan filtes sammen til en sterk, sammenhengende filt. Filtningsforsøk, som beskrives nærmere nedenfor, viser at en slik filt har en strekkfasthet som er dobbelt så stor som en filt som er blitt fremstilt av samme tresort og som er blitt be-handlet med vanndamp og deretter ved atmosfæretrykk er blitt defibrert til fibere som er beregnet på å filtes til matter som skal presses til hårdpressede plater.

Den foran beskrevne defibreringspro-sess gir et fiberprodukt som er særskilt godt egnet til fremstilling av fiberplater. Grunnen er at alle fibertypenes egenskaper likner egenskapene hos naturlig tre, og at alle fibertypene kan fremstilles med stort prosentvis utbytte. Dette er et direkte resultat av defibreringsoperasjonen ved hvilken de enkelte fibere skilles fra hverandre under så milde betingelser at det ikke oppstår spaltningsprodukter av lignocellulosen, f. eks. en for stor mengde av vannoppløselige stoffer, som gir produktet en mørkere farge. Forøvrig vil slike opp-løselige stoffer som dannes bli holdt tilbake av fiberne hvorved utbyttet av fiberprodukt økes, og det fås et naturlig bindemiddel som hjelper til ved de følgende konsolideringsoperasj oner.

Dette naturlige bindemiddel kan sup-pleres med tilsatt bindemiddel som tilføres på et passende tidspunkt, fortrinsvis under defibreringen, på en eller flere av de foran beskrevne måter. Herved nyttes bindemidlet på den mest effektive måte idet det spres over fiberoverflaten, til forskjell fra impregnering av fibrene, og når det gjelder termisk herdbare bindemidler blir disse ført frem til et optimalt punkt for en hurtig presseoperasjon. Ennvidere inneholder fiberne en stor proporsjon av fleksible, elastiske enkeltfibre og fleksible ag-gregater av slike fibere, som alle kan tvinnes og låses sammen, så det dannes en sterk sammenhengende filt av særdeles god kvalitet.

For at de foran angitte gode egenskaper hos fiberproduktet skal kunne nyttes må imidlertid den etterfølgende filtnings-prosess være slik at disse egenskaper bibe-holdes og utnyttes. Denne prosess må derfor ikke skade fibrene ved å utsette dem for en for sterk varme eller sterke kjemiske agenser. Heller ikke må den fjerne det ønskelige innhold av i vann oppløselige stoffer.

Ennvidere bør filteoperasjonen være slik at man utnytter fibernes fysiske form, idet de tvinnes og låses sammen så det dannes en sterk sammenhengende filt, som er lett å håndtere, Når så filten presses formes fiberne slik at det dannes et produkt som er bemerkelsesverdig sterkt på grunn av sammenlåsningen mellom fibrene og den klebende virkning av de naturlige forekommende og de tilsatte bindemidler.

Et annet grunntrekk ved oppfinnelsen består deri at de ovennevnte fordeler oppnås ved å filte fiberne ved anvendelse av en pneumatisk metode, som nedenfor blir nærmere beskrevet i forbindelse med fig.

2 og 3.

I den på tegningen viste utførelses-form blir den akseptable fiberfraksjon fra fraksjoneringsapparatet 54 ført gjennom røret 59 til beltet 60. Dette siste står i forbindelse med en veiemekanisme 62, slik at en avveiet mengde fibere innføres i en silo 64.

Siloen 64 står i forbindelse med en ledning 66 i hvilken det finnes en renne 68, som kan tilføre ekstra bindemiddel fra en ytre kilde. Ekstramaterialet tilføres rennen 68 ved hjelp av en veie- og matemekanisme som innbefatter en veieenhet 70, som av-setter tilleggsmateriale på en transportør 72, som igjen avgir sitt materiale til en renne 68.

En vifte 74 suger blandingen av fiber og tilsetning fra ledningen 66 til en ledning 78 i hvilken fiberne og tilsetningene blandes. Ledningen 76 fører til et hus 78, som tjener som et ekspansjonsrom for den med luften medførte fiberblanding.

I dette rom nedsettes således fibernes hastighet, filtningen nedsettes til et minimum i huset og luftstrømmen gjennom husets utløpsareal utjevnes. Huset 78 er av denne grunn utvidet nedover, slik at dets tverrsnitt tiltar pyramideaktig. I praksis kan huset 78 ha et rektangulært tverrsnitt ved bunnen på ca. 61 x 137 cm ved et vertikalt fall på ca. 5 m.

Husets 78 bunnåpning kan være for-lenget ved en passende rørformet innretning, f. eks. en kasse 80, hvis lengde kan varieres for å passe til forskjellige anlegg da den tjener som forbindelsesledd mellom huset 78 og filtehodet 82.

Filtehodet 82 har en halvsylindrisk del som ligger i praktisk talt rett vinkel til apparatets retning. Et passende buestykke, på f. eks. 100° er symmetrisk forsynt med perforeringer 84 hvis diameter er beregnet slik at det gjennom dem kan passere tre-fibere; disse perforeringer kan ha en diameter av fra 6,35 til 9,52 mm og være dypt forsenket fra yttersiden. Disse åpninger tjener til å bryte opp fiberklumper, så det føres en jevn strøm av enkeltfibere ut til det ytre. Nedsenkningene nedsetter utstrek-ningen av den sylindriske vegg i åpningene og minsker derved åpningenes tilbøy-elighet til å bli stoppet igjen under fiber-avleveringen og til å levere propper som blir filtet inne i hullene.

For å lette oppbryting av fiberklum-pene og føring av disse gjennom åpningene i filtehodet er det anordnet omrøringsinn-retninger, som i en foretrukken utførelses-form består av et vingehjul 86, som er montert koaksialt med filtehodet og drives av en egnet drivanordning.

De enkelte fibere som passerer gjennom perforeringene 84 drives av luften i en jevn strøm mot en gjennomhullet bæredel, som fortrinsvis består av en bevege-lig kontinuerlig skjerm 90. Denne skjerm 90 drives ved hjelp av passende innret-ninger med en hastighet som er avpasset i forhold til avsetningen av fiberne, slik at det dannes en filt av den ønskede tyk-kelse.

Filtingen av fiberne på skjermen 90 hjelpes ved at det under skjermen etable-res et vakuum. I denne hensikt er det anordnet en sugekasse 92 av passende dimensjoner. Denne står i forbindelse med en ledning 94 som fører til en vifte 96 som blåser gjennom en ledning 98 til et apparat hvor faste partikler skilles ut, f. eks. en syklon 100. Den sistnevnte skiller ut findelte materialer som måtte ha passert gjennom skjermen 90. Disse findelte materialer blir så ført tilbake til siloen 64 hvor de blandes med nytilført materiale.

Fibrene blir deretter formet til en kontinuerlig, jevn matte eller filt 102 ved samvirkning mellom drivkraften av trykk - strømmen i filtehodet ovenfor skjermen og sugestrømmen i sugekassen under skjermen. Det er klart at filtebetingelsene kan varieres på forskjellige måter for å passe til forskjellige fibertyper og'gi filter med ønskede egenskaper.

Slike variasjoner kan f. eks. skaffes ved å variere tilførselen til medføringsluf-ten, rotorens 86 rotasjonshastighet, di-mensjonene av filtningsarealet, trykkfor-holdet mellom trykk- og vakuumstrøm-mene, og liknende. Generelt sett må man for å oppnå de ønskede resultater regulere forholdene slik at fiberne beveges med en hastighet av 30—450 m/min i området direkte over skjermen. Dette oppnås ved å holde et trykk på 0,25-—2,5 cm vannsøyle i den første kasse og et undertrykk på 5

—75 cm vannsøyle i sugekassen.

Filten 102 er avgrenset av vertikale sidevegger, av hvilke en er vist ved 104, som befinner seg på motsatte sider av skjermen og er innbyrdes forbundet ved en vertikal endevegg 106.

Fra formeområdet går filten mellom pressevalser 108, 110, som bevirker en par-tiell konsolidering og gjør filten selvbæ-rende. Deretter går filten til en transportør 116, forbi sidetrimmende sager 118 og under en automatisk arbeidende kuttesag 120, som beveges skrått over den i bevegelse værende matte slik at av matten kuttes ut rektangulære stykker av ønsket lengde. Disse stykker føres deretter til en tran-sportør 122, over bladet 124, og derfra til en transportør 126. Denne har en annen bevegelseshaistighet enn de forangående transportører, for å adskille filtseksjonene.

Disse blir deretter ført til gitterplater, som fortrinsvis er anbragt i transportørens 126 parti under transportøren 122, og deretter føres de til pressen, som er skjematisk antydet ved 130.

Pressebetingelsene varierer noe alt etter den anvendte fibertype, tykkelsen av produktet som skal fremstilles, filtens innhold av fuktighet, arten av eventuelt anvendt harpiksaktig bindemiddel, og tett-heten og overflateegenskapene som ønskes i sluttproduktet osv. Som regel kan man imidlertid, for fremstilling av en 3,17 mm tykk hårdpresset plate av en filt som inneholder 5—40 vekts-% fuktighet presse filten ved 120—250° C med et trykk mellom 35 og 70 kg/cm- i en tid av mellom 2 og

10 minutter.

Av det foranstående fremgår, at de særlige egenskaper som utmerker fibere som er blitt fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte ikke på noen måte nedsettes ved filteoperasjonen. Videre er filteoperasjonen slik at den best mulige filt fås av fiberne. Grunnen hertil er at fiberne først føres med i en luftstrøm og deretter drives enkeltvis mot filtningsskjermen. Dette fremgår tydelig av fig. 6.

Det fremgår av denne figur at de fra begynnelsen av fjærende, krusede enkeltfibere, som beholder sin opprinnelige lengde, ligger i alle mulige vinkler i forhold til hverandre. Noen ligger i horisontalpla-net, andre i vinkel til dette, og noen i ver-tikalplanet. De siste kan ansees som «spik-ere», som holder de mere horisontalt anord-nede fibere sammen. Alle fiberne er sam-mentvunnet og sammenlåst så det dannes en sammenhengende matte. Denne virkning fremgår ytterligere ved at filten kan bøyes, og endog rulles sammen om seg selv, uten at det opptrer sprekker i overflaten eller lagdeling i det indre.

Det er klart at når denne matte konsolideres ved hjelp av varme og trykk blir de vilkårlig orienterte fibere krympet sammen og låst fast sammen i denne stilling ved hjelp av de fra begynnelsen inneholdte og senere tilsatte bindemidler, slik at det dannes et fiberplateprodukt som har maksimal styrke, for de anvendte råmaterialer. Produktet har også en maksimal bøyelig-het, slik at det av dette kan fremstilles gjenstander som har permanent kontur og ikke deler seg lagvis.

Fremgangsmåten illustreres ved det følgende eksempel.

Eksempel:

Flis av Douglasfuru ble defibrert i et Asplundapparat som var regulert for en vanndampatmosfære på 9,8 kg/cm- og en tilsvarende temperatur for mettet vanndamp. Flisenes oppholdstid i apparatet var 1 minutt. 1 % fenol-formaldehydharpiks-bindemiddel, i form av en alkalisk vandig opp-løsning som inneholdt 40 % fast harpiks-stoff og hadde en pH på 11, ble innført like nedenfor apparatets åpning. De resulterende fibere ble tørket til 25 vekts-% fuktighet. Fibrene føres deretter gjennom en fraksjoneringsinnretning som beskrevet på side 14.

Til kontroll ble det anvendt fibere av Douglasfuru fremstilt ved å dampe hel treflis ved et vanndamptrykk av 4,2 kg/cm<2 >og tilsvarende temperatur for mettet vanndamp, i 30 minutter. Deretter ble den dampede flis overført til en Allis-Chalmers In-terplane Grinder, som var innstillet på proporsjonal maksimal fremstilling av enkeltfibere som det var mulig å oppnå med dette apparat. Deretter ble fiberproduktet tørket til det hadde et fuktighetsinnhold på 15 %.

De to produkter ble sammenliknet hva angår utseende, fordeling av partikkel-størrelse, løsvekt, komprimeringsegenska-per og filtbarhet. Sammenlikningen med hensyn til utseende er allerede blitt disku-tert foran i forbindelse med fig. 4 og 5, hvor den fremherskende mengde av endelige

fibere og relativt fravær av treaktige klumper, fliser og ribber i fibermassen atter

noteres. Den sammenliknbare partikkel-størrelsefordeling, regnet i vekts-% av de to produkter, bestemt ved hjelp av en «Clark-klassifi», er som følger, hvor ver-diene er angitt som maskestørrelser:

Ved en sammenlikning av de foran angitte verdier ser man straks at de fibere som fås er nesten fritt for +8-fraksjonen, som inneholder praktisk talt alle de store ikke-fibrøse partikler som ikke er ønsket for det foreliggende formål. Kontrollfiberne derimot inneholdt over 21 % av denne fraksjon.

Det følgende viser en sammenlikning av fiberlengdene i de to produkter:

% produkt med partikkellengde på %> slutt-7 mm eller mindre. Jl' 3ere-

Når man studerer de ovenstående data må det erindres at fibere av Douglas-furu har en maksimal lengde av ca. 7 mm. Det er da klart, at i det foreliggende tilfelle hadde 83 % av produktet en partikkellengde på 7 mm eller mindre og derav var 78 % i form av enkeltfibre. I kontrolltilfellet hadde nok 81 % en lengde på 7 mm eller mindre, men bare 38 % var i form av enkeltfibere. Den her beskrevne defibrerings-prosess gir altså en mengde sluttfibere eller enkeltfibere som er over dobbelt så stor som den nærmest sammenliknbare defibreringsmetode.

En sammenlikning viste at de foreliggende fibere hadde en volumvekt i løs til-

stand av 0,6 kg/28,3 liter mens kontrollfiberne hadde 0,57 kg/28,3 liter.

De foreliggende fibere hadde en mot-stand mot kompresjon på 5,67 kg/cm<2> mens kontrollfiberne bare hadde 3,75 kg/cm-. Disse verdier viser at de foreliggende fibere er mere elastiske og bedre filtbare enn kontrollfiberne.

For sammenlikning av de to produkters filtningsegenskaper ble det fremstilt en sammenblåst matte som var 3,17 mm tykk og veiet 28,8 kg pr. 28,3 liter. Denne matte ble ved romtemperatur presset i 1 minutt med et trykk av 42 kg/cm<2>. Straks deretter undersøktes strekkfastheten av en 15,2 cm bred strimmel av den resulterende filt. Filten som besto av fibere fremstilt i henhold til oppfinnelsen hadde en strekkfasthet av 5,09 kg mens kontrollfiberne hadde en strekkfasthet av bare 2,98 kg, hvilket igjen viser den iboende styrke hos filt som er fremstilt i henhold til oppfinnelsen.

Av de to fiberprodukter ble det laget hårdpressede plater, ved at fiberne som foran beskrevet ble innført i en luftstrøm som hadde en hastighet av ca. 60 m/min. ved anvendelse av et trykk på 10 mm vann-søyle i pressehodet og et undertrykk på ca. 143 mm vannsøyle i sugekassen. Filtene ble deretter presset ved et trykk av 52,5 kg/ cm<2> og ved 200° C i 8 minutter, hvoretter de to produkters bruddmodul ble bestemt. Produktet av fibere i henhold til oppfinnelsen hadde en bruddmodul av 483 kg/ cm<2>, mens kontrollfiberne ga et hårdpresset produkt hvis bruddmodul bare var 385 kg/cm<2>, begge verdier korrigert til en tetthet av 1,025 kg/cm'1.

Ennvidere gir de foran beskrevne fibere en hårdpresset plate som har bemerkelsesverdig forbedrede bøyeegenskaper, hvilket fremgår av sammenliknende for-søk. Disse ble utført ved å dyppe de hårdpressede plater i vann i forskjellig lang

tid og deretter bøye dem i 135° vinkel på

en vanlig bøyemaskin som hadde en valse av 7,9 cm diameter. Resultatene er angitt i den følgende tabell:

De foranstående undersøkelser viser at hårdpressede plater som er blitt fremstilt i henhold til oppfinnelsen har flere fundamentalt forbedrede bøyeegenskaper. De er lettere å bøye enn andre hårdpressede plater og krever en langt kortere forutgående behandling med vann. De kan bøyes i en meget skarpere vinkel, og når de er blitt bøyet har de mindre tilbøyelighet til å springe tilbake. Overflaten i bøyen er bedre, både på strekksiden og på kompresjons-siden, da overflaten er glattere og mindre utsatt for å deles opp i lag. Platen er sterkere i bøyen. Den kan også bøyes like godt i alle retninger til forskjell fra visse plater som bare kan bøyes i én retning som er avhengig av f. eks. fibernes orientering. Disse egenskaper skyldes at det først fremstilles et fiberprodukt som har særlig gode egenskaper og at dette før pressingen filtes til en matte i hvilken fibrene er låst sammen, slik at produktet kan bøyes uten å brekke eller dele seg opp i lag eller på annen måte svekkes.

Ved oppfinnelsen er det for første gang skaffet kontroll over de tre fundamentale variable som må reguleres hvis det skal fås et hårdpresset produkt av best mulig kvalitet. Det er skaffet et utgangsmateria-le i form av enkeltfibere som er lange, fjærende og fri for klumper og fliser. Dette produkt fås med et minimum av brekasje i tverretningen av fibrene, og uten at fibrene utsettes for noen kjemisk behandling som svekker trestrukturen eller fibrene og medfører dannelse av en altfor stor mengde av i vann oppløselige stoffer. Den forholdsvis lille mengde av sistnevnte som dannes ved den foreliggende fremgangsmåte blir bibeholdt i sin helhet og spres ut over fiberoverflåtene, hvor de tjener som verdifullt bindemiddel.

Filteoperasjonen er slik at fibernes fil-teegenskaper utnyttes best mulig. Fiberne fordeles vilkårlig og tvinner seg sammen, og derved blir sluttproduktet bedre.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved kontinuerlig fremstilling av pressede fiberprodukter, be-stående i at man defibrerer lignocellulose ved maling etter Asplund-metoden, mens den befinner seg i en atmosfære av vann-

damp som har et trykk av 3,5—14 kg/cm<2 >og tilsvarende temperatur for mettet vanndamp, i en tid av fra y4 til 30 minutter, hvor det ved den nedre grense for trykk - temperaturområdet benyttes den høyeste tidsgrense, hvoretter det således dannede fiberprodukt fraksjoneres, karakterisert ved at fiberproduktet tørkes før det fraksjoneres til et fuktighetsinnhold av 5—40 %, hvorpå produktet deles opp i flere fraksjoner av forskjellig størrelsesgrad, av hvilke en fraksjon består i hovedsaken av enkelte, hele, endelige fibrer av fleksible åpnede fiberbunter av jevn partikkelstør-relse, idet minst 95 vekts-% av partiklene vil gå gjennom en 8 maskers sikt og minst 75 vekts-% vil bli tilbake på en 80 maskers sikt, og at denne fraksjon innføres i en gassformet bærer, som er i bevegelse og

som driver fibrene mot en perforert bæredel, slik at det dannes et sjikt av fibrer i hvilket de enkelte fibrer er vilkårlig orientert, og at dette sjikt, som i og for seg kjent, konsolideres ved anvendelse av varme og trykk.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at fibrenes hastighet i bæ-regassen er 30—450 m/minutt.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at fiberproduktet etter dampingen blandes med 0,1 til 15 vekts-% av en termisk herdbar og/eller 2 til 60 vekts-% av en termoplastisk harpiks, før det fraksjoneres.