NO130548B

NO130548B -

Info

Publication number: NO130548B
Application number: NO03297/72*[A
Authority: NO
Inventors: J Nesheim
Original assignee: Svanehoj Pumpefab
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1974-09-23
Also published as: DK126265C; NO130548C; FI50018B; FI50018C; SE393159B; DK126265B

Description

Fremgangsmåte ved varmeherdning ved hjelp av infrarød bestråling av trefiberplater og lignende formlegemer. Procedure for heat hardening using infrared irradiation of wood fiber boards and similar shaped bodies.

Fremstilling av trefiberplater og lignende formlegemer foregår i prinsippet slik The production of wood fiber boards and similar molded bodies is in principle carried out as follows

at der ut fra en suspensjon av trefibere i that from a suspension of wood fibers i

vann formes døst sammenfiltete våtark, som water forms a shower of matted wet sheets, which

deretter på mekanisk vei transporteres til then mechanically transported to

en hydraulisk presse, i hvilken våtarkene, a hydraulic press, in which the wet sheets,

som regel i et antall av 20 å 25, samtidig usually in a number of 20 to 25, at the same time

presses mellom oppvarmete pressebord i is pressed between heated press tables i

etasjer under høyt trykk. Under pressingen floors under high pressure. During the pressing

går vannet ut, og som følge av visse, ikke the water goes out, and as a result of certain, not

fullstendig klarlagte reaksjoner dannes en completely clarified reactions are formed a

temmelig hård plate. Alt etter trykkets fairly hard plate. Depending on the pressure

størrelse og påført massemengde i arket er size and applied amount of mass in the sheet is

det mulig å fremstille plater av forskjellig it is possible to produce plates from different materials

tykkelse og volumvekt. Slike plater er i be-sittelse av en forholdsvis høy styrke og kan thickness and volumetric weight. Such plates are in possession of a relatively high strength and can

med fordel anvendes som konstruksjons-materiale. Det har imidlertid vist seg at advantageously used as a construction material. However, it has been shown that

hvis platene underkastes en etterfølgende if the plates are subjected to a subsequent

varmebehandling, en såkalt varmherdning, heat treatment, a so-called heat hardening,

kan styrken ytterligere forbedres. Dessuten strength can be further improved. Furthermore

forbedres platenes vannmotstand, dvs. deres evne til å absorbere vann minsker, like-som også deres tilbøyelighet til å svelle. improves the boards' water resistance, i.e. their ability to absorb water decreases, as does their tendency to swell.

Varmherdingen er hittil i alminnelighet Heat curing has so far been common

blitt utført enten på den måte at platene been carried out either in the way that the plates

er blitt anbragt i lukkete kammere, i hvilke have been placed in closed chambers, in which

de utsettes for innvirkningen av sirkulerende varmluft, eller også på den måte at they are exposed to the influence of circulating hot air, or in such a way that

platene bringes til å passere gjennom en the plates are made to pass through a

tunnelovn. Også andre, skjønt i mindre ut-strekning praktiserte måter kan komme på tunnel oven. Other, albeit to a lesser extent, practiced ways can also come into play

tale, hvilke måter er basert på varmeover-føring gjennom konveksjon fra forbistrøm- speech, which ways are based on heat transfer through convection from past flow

mende, oppvarmet luft. Varmherdingen ut-føres i alminnelighet ved temperaturer på mellom 145° C og 180° C og krever vanligvis mende, heated air. Heat curing is generally carried out at temperatures of between 145° C and 180° C and usually requires

en tid av tilnærmet 3—5 timer. Det er åpen-bart at gjennomføringen av en slik langvarig varmeherdning nødvendiggjør anvendelsen av anlegg av betydelig størrelse for at det skal bli mulig å herde så store a time of approximately 3-5 hours. It is obvious that the implementation of such a long-term heat curing necessitates the use of facilities of considerable size in order for it to be possible to cure such large

mengder av plater, som det vanligvis er tale om, nemlig 15—20 000 m<2>/døgn og presse. Hertil kommer vanskeligheten med å lede varmherdingsprosessen, da de kjemiske reaksjoner som resulterer i forhøyet styrke og øket vannmotstand hos platene er av eksotermisk natur. Da som regel et meget stort antall plater varmherdes samtidig, kan de derunder utviklede varmemeng-der bli så betydelige at man ikke rekker å føre dem slik at lokale overopphetninger, som ofte gir årsak til brann og ødeleggelse av hele partier av plater oppstår. For i størst mulig grad å minske en slik risiko, må temperaturen hos den sirkulerende luft holdes quantities of plates, which is usually the case, namely 15-20,000 m<2>/day and press. Added to this is the difficulty of managing the heat curing process, as the chemical reactions that result in increased strength and increased water resistance of the plates are of an exothermic nature. Since, as a rule, a very large number of plates are heated at the same time, the amounts of heat developed underneath can be so significant that it is not possible to conduct them so that local overheating, which often causes fire and destruction of entire batches of plates, occurs. To reduce such a risk to the greatest possible extent, the temperature of the circulating air must be maintained

så lav at herdingstiden i stedet forlenges betraktelig. Videre er det forbundet med store vanskeligheter å gjenta herdingsfor-løpet nøyaktig under identiske forhold, hvilket i realiteten innebærer at plater, som er herdet ved forskjellige tidspunkter, som regel ikke er blitt underkastet samme behandling. Ved samme herdingstid kan f. eks. en temperaturforskjell av 10° C i høy grad påvirke egenskapene hos det ferdige produkt; ved for høy temperatur blir so low that the curing time is instead extended considerably. Furthermore, it is associated with great difficulty to repeat the curing process exactly under identical conditions, which in reality means that plates, which have been cured at different times, have not, as a rule, been subjected to the same treatment. At the same curing time, e.g. a temperature difference of 10° C greatly affects the properties of the finished product; at too high a temperature becomes

produktet hårdt og sprødt, ved for lav temperatur oppnås bare en ubetydelig forbed-ring av produktets styrke, sagsnitt og vannmotstand. the product hard and brittle, at too low a temperature only an insignificant improvement in the product's strength, saw cut and water resistance is achieved.

Foreliggende oppfinnelse tilsikter å eliminere de i det foranstående angitte ulem-per og angår en fremgangsmåte til ved varmeherdning av ved presning av løst sammenfiltede fiberark fremstillede, praktisk talt tørre, harde trefiberplater eller lignende ferdig pressede formlegemer for å øke deres fasthet og motstandsevne mot vann, å eliminere i forbindelse med herdningsprosessen foreliggende fare for antennelse av arbeidsstykkene, som er under behandling, som følge av i arbeidsstykkene gjennom herdningsprosessen fremkalte reaksjoner av eksoterm natur. The present invention aims to eliminate the disadvantages stated above and relates to a method for heat curing practically dry, hard wood fiber boards or similar pre-pressed shaped bodies produced by pressing loosely felted fiber sheets to increase their firmness and resistance to water, to eliminate, in connection with the hardening process, the present danger of ignition of the workpieces, which are being processed, as a result of reactions of an exothermic nature induced in the workpieces through the hardening process.

Det karakteristiske for fremgangsmå-ten ifølge oppfinnelsen består i at der ved utløsning av de kjemiske reaksjoner i de praktisk talt vannfri ferdige formlegemer, som bevirker denne varmeherdning, anvendes infrarød bestråling, idet strålingens intensitet og bølgelengde innstilles slik at overflaten av formlegemet får en temperatur på fra 140° C til 300° C og formlegemets indre i løpet av en tid på fra 30 sekunder til 30 minutter, fortrinnsvis 50 sekunder til 15 minutter og hensiktsmessig 1 til 5 minutter, holdes på en temperatur på minst 140° C. Ved f. eks. en overflate-temperatur av 200° C kan herdingstiden med den nye fremgangsmåte reduseres til noen få minutter. For på beste måte å ut-nytte oppfinnelsens fordeler, er det hensiktsmessig å arbeide med forholdsvis høye energikonsentrasjoner, hvorunder en over-ordentlig rask oppvarming kan oppnås. Den effekt som tilføres platene går derunder gjennomsnittlig opp til mellom 1 og 50 kilowatt/m<2> plate, fortrinnsvis 1-30, hensiktsmessig 5-20 kilowatt/m- plate. Det er videre funnet at et av de viktigste krav for en rask varmherding er at den rette temperatur ikke bare skal oppnås raskt, men at den således oppnådde temperatur skal kunne opprettholdes. Hvis varmen på van-lig måte skal overføres fra strømmende luft gjennom konveksjon, blir det nødven-dig å regne med et visst temperaturfall ved varmeovergangen fra luften til det faste medium, hvoretter den på overflaten ut-viklete varme skal transporteres i retning mot platenes indre gjennom ledning. Véd imidlertid i samsvar med foreliggende oppfinnelse å gå til anvendelsen av infrarød stråling, blir det mulig å unngå det mel-lomtrinn som utgjøres av luften, og over-føre varmen direkte fra det varmeutvik-lende medium til platene. Varmen utvikles derunder ikke bare ved selve overflaten av platene, men i et overflateskikt, hvis dybde blir avhengig av de innfallende infrastrå-lers bølgelengde. Derved at strålingskildens bølgelengdeområde i størst mulig utstrek-ning avpasses i retning mot de områder som har lengst bølger, dvs. ved at der anvendes såkalt mørk stråling, skapes det mulighet for rask og effektiv overføring av varme til platene. Oppvarmningstiden Kan derfor, hvis den tilførte effekt er tilstrek-kelig høy, gjøres så kort som noen minutter eller til og med enda kortere. Etterat den ønskede temperatur er oppnådd, tilføres bare så meget energi som kreves for at platene skal bibeholde denne temperatur i den ønskete tid. The characteristic feature of the method according to the invention is that when triggering the chemical reactions in the practically water-free finished molded bodies, which cause this heat hardening, infrared radiation is used, the intensity and wavelength of the radiation being set so that the surface of the molded body attains a temperature of from 140° C to 300° C and the interior of the molded body during a time of from 30 seconds to 30 minutes, preferably 50 seconds to 15 minutes and suitably 1 to 5 minutes, is kept at a temperature of at least 140° C. By f. e.g. a surface temperature of 200° C, the curing time with the new method can be reduced to a few minutes. In order to exploit the advantages of the invention in the best way, it is appropriate to work with relatively high energy concentrations, during which an exceptionally fast heating can be achieved. The power supplied to the plates goes up to an average of between 1 and 50 kilowatt/m<2> plate, preferably 1-30, suitably 5-20 kilowatt/m- plate. It has also been found that one of the most important requirements for rapid heat curing is that the right temperature must not only be achieved quickly, but that the temperature thus achieved must be able to be maintained. If the heat is to be transferred in the usual way from flowing air through convection, it is necessary to take into account a certain temperature drop during the heat transfer from the air to the solid medium, after which the heat developed on the surface must be transported in the direction towards the interior of the plates through wire. However, if, in accordance with the present invention, the use of infrared radiation is used, it becomes possible to avoid the intermediate step constituted by the air, and to transfer the heat directly from the heat-generating medium to the plates. The heat is developed underneath not only at the surface of the plates themselves, but in a surface layer, the depth of which depends on the wavelength of the incident infrared rays. As the radiation source's wavelength range is adjusted to the greatest possible extent in the direction of the areas with the longest waves, i.e. by using so-called dark radiation, the possibility is created for rapid and efficient transfer of heat to the plates. The heating time can therefore, if the applied power is sufficiently high, be made as short as a few minutes or even shorter. After the desired temperature has been reached, only as much energy is supplied as is required for the plates to maintain this temperature for the desired time.

For produksj onsmessig varmeherdning, f. eks. av trefiberplater, i overensstemmelse med oppfinnelsen, kan man prinsipielt gå frem slik at platene, i den takt de forlater pressen, mates direkte inn under et bestrå-lingsaggregat. Stråleelementene bør være anbrakt slik at platene kan bestråles samtidig fra begge sider i det øyemed at be-handlingstiden skal kunne forkortes og det kan oppnås et homogent sluttprodukt. Gode resultater kan dog også oppnås ved bestråling av platene bare fra den ene side. For production heat hardening, e.g. of wood fiber boards, in accordance with the invention, one can in principle proceed so that the boards, as they leave the press, are fed directly under an irradiation unit. The radiation elements should be placed so that the plates can be irradiated simultaneously from both sides with the aim that the treatment time can be shortened and a homogeneous end product can be obtained. However, good results can also be achieved by irradiating the plates only from one side.

Bestrålingsaggregatet kan hensiktsmessig utformes slik at platene mates kontinuerlig forbi elementene og slik at platene ved aggregatets innmatningsende, den såkalte forvarmningssone, utsettes for en forholdsvis større energitilførsel enn i den følgende del av aggregatet. Dette kan f. eks. oppnås ved at elementene plaseres tettere ved innmatningsenden enn utmatningsenden, eller ved at elementene ved innmatningsenden meddeles høyere temperatur enn ved utmatningsenden eller ved å la platenes matningshastighet variere i de forskjellige soner av aggregatet med hen-syn til strålingsintensiteten i vedkommende sone. Selvfølgelig kan aggregatet utføres slik at platene meddeles maksimal temperatur ved hvert ønsket trinn av varmeherdningen. The irradiation unit can be suitably designed so that the plates are fed continuously past the elements and so that the plates at the unit's feed end, the so-called preheating zone, are exposed to a relatively greater energy supply than in the following part of the unit. This can e.g. is achieved by the elements being placed closer at the feed end than the output end, or by the elements at the feed end being given a higher temperature than at the output end or by allowing the plates' feed rate to vary in the different zones of the aggregate with regard to the radiation intensity in the relevant zone. Of course, the unit can be designed so that the plates are given maximum temperature at each desired step of the heat hardening.

Overgangen mellom forvarmningssonen og den etterfølgende såkalte konstant-holdnings-sonen kan gjøres mer eller mindre markant, beroende på tilgjengelig plass. Således er det mulig å arbeide med en betydelig langsommere forvarmning og i yt-terliggående tilfeller helt å sløyfe forvarmningssonen, og la platenes temperatur gradvis stige mot maksimum i varmeherdnings- I operasjonens avslutningsøyeblikk. Likeledes er det mulig å tilføre platene den nød-vendige energi i jevn fordeling under hele varmeherdningen. Ved å variere kapasite-ten av forvarmningssonen, og dermed opp-varmningshastigheten, og ved samtidig og-så å variere platenes fremføringshastighet, er det mulig etter ønske å fordele varm-herdningseffekten gjennom tverrsnittet av hver plate på en slik måte at der dels oppnås en kraftig herding i ytterskiktet og en svakere herding i midten, dels gradvis oppnås en stadig mere homogen varmherding gjennom hele platen. Likeledes kan platene ved variasjon av den tilførte effekt på platenes under- resp. overside gis en kraftigere herding på den ene side. Videre er det mulig ved variasjon av den tilførte effekt å gi platene en ønsket farvenyanse i brunt. Jo kraftigere og mere langvarig varmeherdningen er, desto mørkere blir overflaten av platene og platenes indre. Det fore-ligger her meget vide grenser for fordeling av farven og oppnåelsen av den ønskede farvetone. En fordel med den nye fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, sammen-lignet med andre metoder, er at forskjellige plater varmeherdes under nøyaktig like betingelser, som kan reproduseres ved ethvert ønsket tidspunkt. Forskjell i be-gynnelsestemperaturen hos de i herdings-aggregatet innmatede plater utj evnes raskt i forvarmningssonen og store differenser kan lett kompenseres med foreliggende reguleringsanordninger for regulering av den tilførte effekt. The transition between the preheating zone and the subsequent so-called constant-attitude zone can be made more or less marked, depending on the available space. Thus, it is possible to work with a significantly slower preheating and, in extreme cases, to completely bypass the preheating zone, and let the temperature of the plates gradually rise towards the maximum at the end of the heat hardening operation. Likewise, it is possible to supply the sheets with the necessary energy in an even distribution during the entire heat curing. By varying the capacity of the preheating zone, and thus the heating speed, and by simultaneously also varying the plates' advance speed, it is possible to distribute the heat-hardening effect through the cross-section of each plate as desired in such a way that a strong hardening in the outer layer and a weaker hardening in the middle, and gradually an increasingly homogeneous heat hardening is achieved throughout the entire plate. Likewise, the plates can by varying the applied effect on the plates' lower or upper side is given a stronger hardening on one side. Furthermore, by varying the added effect, it is possible to give the plates a desired shade of brown. The stronger and longer the heat curing is, the darker the surface of the plates and the inside of the plates. There are very wide limits here for the distribution of the color and the achievement of the desired hue. An advantage of the new method according to the invention, compared to other methods, is that different plates are heat-cured under exactly the same conditions, which can be reproduced at any desired time. Differences in the initial temperature of the plates fed into the hardening unit are quickly equalized in the preheating zone and large differences can easily be compensated with existing control devices for regulating the applied power.

Den viktigste fordelen ved den nye fremgangsmåte består i at det blir teknisk mulig å kontrollere den eksoterme reaksjon i hver plate under varmeherdningen, slik at brannfaren elimineres. Dette skjer ved at temperaturen i platen reguleres ved hjelp av en anordning av konvensjonell natur. The most important advantage of the new method is that it becomes technically possible to control the exothermic reaction in each plate during heat hardening, so that the risk of fire is eliminated. This happens by regulating the temperature in the plate using a device of a conventional nature.

For å unngå praktiske vanskeligheter ved kontinuerlig måling av platens temperatur indikeres istedet lufttemparaturen i hver sone nær den pressede plates over-flate. Når temperaturgradienten luft/plate er kjent, kan reguleringsanordningen bringes til å kontrollere platens temperatur. Da det finnes konvensjonelle reguleringsanordninger som styres elektronisk, kan tem-peratursvingningene i platen holdes innen-for snevre grenser. Herigjennom kan hver plate varmeherdes under tilnærmet kon-stante betingelser hvorved brannfare som foran nevnt elimineres. To avoid practical difficulties with continuous measurement of the plate's temperature, the air temperature in each zone near the surface of the pressed plate is instead indicated. When the air/plate temperature gradient is known, the control device can be brought to control the plate's temperature. As there are conventional regulating devices that are controlled electronically, the temperature fluctuations in the plate can be kept within narrow limits. Through this, each plate can be heat-cured under almost constant conditions, thereby eliminating the risk of fire as mentioned above.

Utførelseseksempel. Execution example.

Pressete trefiberplater ble innmatet gjennom et bestrålingsapparat, som utsatte platene for dobbeltsidig bestråling. Den totale strålingsoverflate var 3,5 m<2> og den totale påførte effekt gikk opp til ca. 45 kilowatt. Av disse ble ca. 30 kilowatt jevnt fordelt over hele bestrålingsoverflaten, mens ytterligere 15 kilowatt ble konsentrert til en halv meters bredde av innmatnings-sonen. Platene ble ført frem gjennom aggregatet med en hastighet på ca. 1 m/min. Behandlingen ga som resultat at platenes bøyebrudd-holdfasthet øket med 10 å 15 % og at platenes vannmotstand, uttrykt i pro-sent tykkelses-svelling ved 24 timers lag-ring i vann av 20° C temperatur sank fra ca. 40 % til 15 å 20%. Pressed wood fiber boards were fed through an irradiation apparatus, which exposed the boards to double-sided irradiation. The total radiation surface was 3.5 m<2> and the total applied effect amounted to approx. 45 kilowatts. Of these, approx. 30 kilowatts evenly distributed over the entire irradiation surface, while a further 15 kilowatts were concentrated to half a meter width of the input zone. The plates were advanced through the unit at a speed of approx. 1 m/min. The result of the treatment was that the boards' flexural strength increased by 10 to 15% and that the boards' water resistance, expressed in percent thickness swelling after 24 hours of storage in water at a temperature of 20° C, decreased from approx. 40% to 15 to 20%.

På vedlagte tegning illustreres skjema-tisk en prinsipiell konstruksjon av et ag-gregat i vertikalsnitt for utførelse av frem-gangsmåten ifølge oppfinnelsen. 1 betegner en plate som skal herdes og som ved hjelp av valser 2 fremmates med jevn hastighet inn resp. ut mellom to rekker av elementer 3. For å minske strålings-tapene er der anbragt reflektorer 4 bak elementene 3. Platen 1 holdes i konstant avstand fra elementene 3 ved hjelp av tverrsteg eller ruller 5, på hvilke platen hviler under passasjen gjennom aggregatet. I hensiktsmessig avstand er der anordnet drivruller 6 for fremdrivning av platen. Hele varmeherdningsrummet er omgitt av et isolasjonsskikt 7 for oppnåelse av god varmeøkonomi. Som det fremgår av teg-ningen er aggregatet oppdelt i to seksjoner A og B. Den seksjon A som ligger først i platens fremmatningsretning er forsynt med et større antall elementer 3, og tjener som forvarmningssone. Den etterfølgende sone B inneholder færre elementer 3 og i denne sistnevnte sone innstilles og bibe-holdes den endelige temperatur innen platen mates ut fra aggregatet. Sonene A og B kan oppdeles i et vilkårlig antall seksjoner med eller uten mellomrom mellom hver-andre. The attached drawing schematically illustrates a principle construction of an aggregate in vertical section for carrying out the method according to the invention. 1 denotes a plate which is to be hardened and which, by means of rollers 2, is advanced at a uniform speed into or out between two rows of elements 3. To reduce the radiation losses, reflectors 4 are placed behind the elements 3. The plate 1 is kept at a constant distance from the elements 3 by means of cross steps or rollers 5, on which the plate rests during the passage through the unit. Drive rollers 6 are arranged at an appropriate distance for propelling the plate. The entire heat curing room is surrounded by an insulation layer 7 to achieve good heat economy. As can be seen from the drawing, the unit is divided into two sections A and B. The section A which lies first in the plate's forward direction is provided with a larger number of elements 3, and serves as a pre-heating zone. The subsequent zone B contains fewer elements 3 and in this latter zone the final temperature is set and maintained before the plate is fed out from the unit. Zones A and B can be divided into any number of sections with or without spaces between each other.

Claims

1. Process for heat hardening of practically dry, hard wood fiber boards produced by pressing loosely felted fiber sheets or similar pre-pressed molded bodies to increase their firmness and resistance to water, during which the hardening mainly takes place thermally at high temperatures, k a -corrected in that when the chemical reactions in the practically water-free finished molded bodies, which cause this heat hardening, are triggered, infrared radiation is used, the intensity and wavelength of the radiation being set so that the surface of the molded body reaches a temperature of from 140° C. to 300 ° C. and the interior of the molded body during a time of from 30 seconds to 30 minutes, preferably 50 seconds to 15 minutes and suitably 1 to 5 minutes, is kept at a temperature of at least 140° C.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the radiation energy is supplied to the shaped bodies in an even distribution during the entire heat treatment.

3. Method as stated in claim 1, characterized in that the radiation energy supplied to the shaped bodies is regulated so that it is greatest during the initial part of the heat treatment.

4. Method as indicated in any of the preceding claims, characterized in that the desired temperature for the heat treatment is regulated in a manner known per se by means of known regulation devices, so that the desired temperature can be achieved independently of the initial temperature of the molded bodies to be treated.

5. Method as stated in any of the preceding claims, characterized in that the heat treatment is carried out in a manner known per se continuously while feeding the shaped bodies past heat-emitting elements.