SK3822001A3 - Apparatus and steam injection method for making a consolidated cellulosic product - Google Patents

Description

Vynález sa týka obecne výroby spevnených celulózových výrobkov, a konkrétnejšie výroby spevneného celulózového výrobku za použitia lisovania s vstrekovaním pary, pričom para sa vstrekuje a vypúšťa cez jednu dosku, čím sa dosahuje vynikajúca distribúcia pary cez celulózový výrobok, ktorý je spevňovaný, takže náprotivná doska môže byť opatrená textúrou alebo reliéfom.

Doterajší stav techniky

Lepidlá na báze syntetickej živice, napríklad živica na báze fenolu, sa široko používajú ako pojivá vo výrobe kompozitných výrobkov, ako napríklad spevnených celulózových výrobkov (napríklad trieskových dosák, drevitej lepenky, orientovaných pásových dosák, drevovláknitých dosák). Takéto kompozity môžu byť tvarované rôznymi spôsobmi a môžu byť tvarované na rôzne tvary a veľkosti v závislosti od zamýšľaného konečného použitia kompozitu. Obecne však sa spevnené celulózové kombinácioou fenolovej živice, fenolformaldehydovej živice, s plnivom, ako napríklad celulózovými vláknami alebo celulózovými časticami, a spájaním materiálu plniva v lise, ktorý poskytuje teplo a tlak. Rôzne spôsoby sú opísané v US patente 5 367 040 a 5 637 658 a v súbežne prerokovávanej US výrobky tvarujú ako napríklad patentovej prihláške 08/888 878 (podanej 7.7.1997), na ktorej obsah sa odkazuje.

Základným spôsobom výroby spevnených celulózových výrobkov je „suchý spôsob. Pri suchom spôsobe sa materiál plniva, ako napríklad celulózové vlákna, spravidla poťahujú živičným pojivom v plynnom prúde alebo mechanickými prostriedkami. Napríklad vlákna dodávané v rozvlákňovacom zariadení (napríklad tlakového zjemňovača) môžu byť potiahnuté termosetovou syntetickou živicou, ako napríklad fenol-formaldehydovou živicou miesením vo vyfukovacej rúrke, pričom živica sa mieša s vláknami za pomoci vzdušných turbulencií. Potom sa živicou potiahnuté vlákna z vyfukovacej rúrky podrobujú sušeniu pred lisovaním, napríklad v trubicovej sušiarni, a potom sa neusporiadane tvarujú na rohož ukladaním vzduchom na nosný člen (napríklad formovacie sito) . Vytvorená rohož, výhodne majúca obsah vlhkosti menší ako 10 % hmotn., sa potom lisuje za tepla a tlaku v lise medzi dvojicou vyhrievaných dosák na vytvrdenie termosetickej živice a na stlačenie rohože na integrálne spevnenú štruktúru. Do spevnenej štruktúry môže byť v priebehu lisovania na vonkajšej ploche vytlačená textúra na získanie požadovaného reliéfneho designu vonkajšej plochy výrobku.

Pri mokro-suchom spôsobe sa vlákna zmiešané s živicou z vyfukovacej rúrky zmiešajú s vodou ako nosným médiom, a ukladajú sa vo forme mokrej brečky na nosný člen, kde sa voda mechanickými prostriedkami odstraňuje na obsah vlhkosti asi 60 % alebo menej. Vytvorená rohož sa potom mechanicky dopravuje cez viacposchodovú vzduchovú sušiareň, v ktorej sa obsah vlhkosti ďalej zníži na asi 10 % alebo menej. Rohož sa potom lisuje za tepla a tlaku obdobne ako pri vyššie uvedenom „suchom spôsobe.

Lisovanie s vstrekovaním pary je spevňovací krok, ktorý je možné použiť napríklad pri suchom a mokro-suchom spôsobe výroby spevnených celulózových kompozikov. Pri lisovaní sa vstrekovaním para vstrekuje cez jednu alebo obidve lisovacie dosky tak, že doska alebo dosky sú opatrené perforáciami, napríklad prevŕtanými otvormi, cez ktoré prúdi para dovnútra rohože, zahŕňajúca syntetickú živicu a materiál plniva, a potom von. Para kondenzuje na povrchoch plniva a zohrieva rohož. Teplo prevedené parou do rohože, ako aj teplo prevedené z lisovacích dosák do rohože spôsobuje vytvrdnutie živice. V porovnaní s konvenčným lisovaním, lisovanie s vstrekovaním pary môže poskytnúť rôzne výhody, ako napríklad kratšiu lisovaciu dobu, rýchlejšie a uspokojivejšie vytvrdnutie hrubších dosák, a výrobky s rovnomernejšími fyzikálnymi vlastnosťami.

Lisovanie s vstrekovaním pary v prípade rohoží obsahujúcich konvenčné fenolové živice často vedie k finálnemu kompozitnému produktu vykazujúcemu nežiadúce vlastnosti, ako napríklad zlé spájanie a/alebo oblasti chudé na lepidlo.Na zaistenie dobrej funkcie pojiva je žiadúce zaistiť rovnomerné rozdelenie fenolovej živice v rohoži. Pretože však sú fenolové živice rozpustné vo vode, pri parnom lisovaní rohoží obsahujúcich takéto živice para často kondenzuje a rozpúšťa živicu. Rozpustená živica nežiadúcim spôsobom migruje do oblastí rohože, takže živica už nie je rovnomerne rozdelená, čo vedie tvrdnutia (t.j. rohož stlačená k výrobku majúcemu oblasti chudé na živicu a zlú funkciu pojiva v týchto oblastiach. Zlá funkcia pojiva môže byť pričítaná známemu javu predčasného keď živica tvrdne predtým, ako je na konečné rozmery integrálnej spevnenej štruktúry) a retardačnému vplyvu vlhkosti (t.j. keď voda prítomná v jadre alebo vnútri rohože bráni zvýšeniu teploty nad teplotu vyparovania vody, 100 °C, a spomaľuje tak vytvrdnutie živice). Oblasti chudé na lepidlo vzniknuté nadmernou penetráciou živice môžu vznikať v blízkosti povrchu vytvarovaného produktu, keď je živica vyumývaná z povrchu a migruje k hranám rohože alebo do vnútra rohože. Neprítomnosť živice v blízkosti povrchu výrobku, teda prítomnosť oblastí chudých na lepidlo, zapríčiňuje vločkovanie výrobku.

Iný problém spojený so spôsobom lisovania s vstrekovaním pary a zariadením používaným na spevňovanie celulózových výrobkov je, že je ťažné dosiahnuť úplnú penetráciu pary cez celý objem spevňovaného celulózového materiálu a rovnomerného ohrevu celulózového dosiahnutie materiálu.

Nasledujúce patenty opisujú vstrekovanie pary cez jednu lisovaciu dosku a vypúšťanie pary cez náprotivnú dosku v snahe dosiahnuť úplné pretekanie lisovaného celulózového materiálu parou: US 3 891 738 (Shen), 4 605 467 (Bôtger) a 4 850 849 (Hsu). US

195 428 a 5 158 vstrekovanie pary rozprestierajúce sa para sa vypúšťa na dosiahnutie dokonalého priechodu (Geimer) a 4 517 147 (Taylor)

012 (Gawlita ai.) opisujú cez paralelné kanály naprieč dĺžky dosák, pričom opačnej strane dosák na pary. US 4 393 019 opisujú lisovanie distrubúciu pary, kruhových otvorov pomocou perforovanej lisovacej dosky nad aj pod lisovaným materiálom.

US 4 162 877 (Nyberg), 3 280 237 (Corbin ai.) a 5 078 938 (Munk ai. ) opisujú vstrekovanie pary len z jednej lisovacej dosky, zahŕňajúcej prostriedky na ako napríklad množstvo malých s priemerom napríklad 1-5 mm.

Patent US 3 280 237 tiež opisuje použitie dosky zo sintrovaného kovu, umiestnejej pod otvormi, v styku s lisovanou rohožou, na poskytnutie množstva malých kanálov na difúziu prehriatej pary, ktorá zanecháva hladší povrch hotovej dosky. Ďalšie patenty, ktoré opisujú použitie pary pri spevňovaní lisovaním za horúca, sú nasledujúce: US 5 028 286 a 5 134 023 (Hsu), 3 686 383 (Mäkinen) opisujú vytváranie pary in-situ z vlhkosti vo vnútri celulózového materiálu a sitový materiál na uchádzanie pary, 4 895 508 (Held) opisuje kruhové štrbinové otvory v stlačovacích pásoch namontovaných na valcoch pri kontinuálnej dosky, alebo v susedstve výrobe celulózovej usporiadané otvory vertikálne dosák pri polokontinuálnej výrobe dosák, a 3 619 450 (Futo).

Ako je opísané vo vyššie uvedenom patente 3 280 237 (Corbin), ďalším problémom spojeným s distribúciou pary cez celulózový výrobok spevňovaný lisovaním za horúca je, že otvory na rozdeľovanie pary priľahlé celulózovému výrobku spôsobujú vstup vlákien do otvoru v priebehu lisovania, čo- má za následok hrboľatý (nie hladký) povrch, ktorý môže vyžadovať pieskovanie alebo iný krok strojového hľadenia. Hoci v patente 3 280 237 (Corbin) to nie je uvedené, zatiaľ čo doska zo sintrovaného kovu poskytuje vynikajúce rozdelenie pary a poskytuje hladký povrch spevneného výrobku, poskytuje singrovaná doska velmi pomalý prietok pary, takže doba potrebná na dosiahnutie požadovanej teploty dosky a saturácia parou môže byť komerčne znevýhodňujúca, alebo môže mať za následok neúplný styk spevneného celulózového materiálu s parou.

Iný problém, vyvstávajúci keď otvory na rozdeľovanie pary sú dosť velké na dostatočné vstrekovanie pary, napríklad otvory 1 až 5 mm podlá patentu 4 162 877 (Nyberg), je, že celulózový materiál spevnený vo vnúti otvorov má za následok mimoriadne ťažkú separáciu výrobku od perforovanej dosky na rozdeľovanie pary. Získanie spôsobu vstrekovania pary a zariadenia dosahujúceho dostatočné rozdelenie pary v komerčne akceptovateľnom čase, poskytujúcom dostatočne hladký povrch ľahko oddeliteľný od dosky na distribúciu pary, je neľahkou úlohou. Dosiahnutie dostatočného rozdelenia pary v priebehu komerčne akceptovateľnej doby pri dosiahnutí hladkého povrchu hlavnej strany výrobku prilehlé vstupom pary, pri súčasnom získaní textúry alebo reliéfnej plochy opačnej strany výrobku, je ešte ťažšie.

V svetle vyššie uvedeného vyvstáva potreba poskytnúť spôsob výroby celulózového výrobku, prekonávajúci vyššie uvedený problém. Konkrétne, je potrebné poskytnúť spôsob výroby spevnených celulózových výrobkov, za použitia konvenčného živičného pojivá, napríklad fenolovej živice, a spôsob lisovania s vstrekovaním pary, ktorý si zachováva výhody a prekonáva nevýhody spôsobov podľa doterajšieho stavu techniky vo výrobe celulózových kompozitov.

Podstata vynálezu

Cieľom vynálezu je prekonať jeden alebo viac vyššie opísaných problémov.

Podľa jedného dôležitého aspektu je predmetom vynálezu spôsob a zariadenie na spevňovanie lisovaním za horúca výrobkov obsahujúcich celulózový materiál, pri ktorom sa do celulózového materiálu v priebehu spevňovania výrobku vstrekuje para, pričom, počas komerčne akceptovateľného časového úseku, sa dosahuje pomerne hladký povrch na hlavnej ploche výrobku, a para sa vstrekuje tak, že výrobok môže byť lahko oddelený od dosky na rozdeľovanie pary, ktorá je v styku s výrobkom. Zároveň sa dosiahne to, že výrobok obsahujúci celulózový materiál môže byť v priebehu spevňovania vstrekovaním pary opatrený reliéfom alebo textúrou; vyžaduje len nepatrné alebo žiadne pieskovanie alebo ibé obrobenie zadnej strany na získanie dostatočnej hladkosti zadnej strany; má vynikajúcu obrobitelnosť, vodovzdornosť a rozmerovú stálosť; má zlepšenú odolnosť proti deformácii; umožňuje spevnenie v skrátenom čase lisovacieho cyklu v porovnaní so spevňovaním bez vstrekovania pary pre výrobky majúce mernú hmostnosť napríklad asi 0,60 až asi 0,90.

V súlade s tým, vynález poskytuje celulózový kompozitný výrobok a spôsob jeho výroby. Spôsob obecne zahŕňa kroky spájania živičného pojiva, ako napríklad fenolovej živice, s celulózovým materiálom na vytvorenie zmesi, a spevnenie materiálu za tepla, v prítomnosti pary a tlaku, a lisovacie zariadenie na tvarovanie výrobku.

Ďalšie ciele a výhody vynálezu sú odborníkovi zrejmé z nasledujúceho podrobného opisu, v spojení s výkresmi a pripojenými nárokmi.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr.l je priečny rez lisovacím zariadením s vstrekovaním pary podľa priloženého vynálezu, pričom ľavá strana obrázku ilustruje utesnenie lisu na „dutinové lisovanie a pravá strana obrázku ilustruje utesnenie lisu na „priehradové lisovanie.

Obr.2 je pozdĺžny rez lisovacím zariadením so vstrekovaním pary podľa predloženého vynálezu, pričom ľavá strana obrázku ilustruje utesnenie lisu na „dutinové lisovanie a pravá strana obrázku ilustruje utesnenie lisu na „priehradové lisovanie;

a

Obr. 3 je čiastočne odrezaný pohľad zhora na časti spodnej lisovacej dosky, dosky na vstrekovanie pary a dosky na rozdeľované pary podľa vynálezu, znázorňujúcej dosku na vstrekovanie pary a nad ňou ležiacu dosku na rozdeľovanie pary, kanály na rozdeľovanie pary znázornené prerušovanými čiarami vytvorené vVornej ploche dosky na vstrekovanie pary, pričom horná časť obrázku ilustruje utesnenie lisu na „dutinové lisovanie a dolná časť obrázku ilustruje utesnenie lisu na „priehradové lisovanie.

Podrobný opis vynálezu

Spevnený celulózový výrobok podľa vynálezu je vytvorený spojením živičného pojiva a celulózového materiálu, ako napríklad celulózových vlákien alebo celulózových častíc. Vytvorí sa rohož, ktorá sa spevňuje za pôsobenia tepla, pary a tlaku v lisovacom zariadení. K živici a/alebo celulózovému materiálu môže byť pridané zrážacie činidlo, výhodne kyselina, ako je detailnejšie opísané ďalej, výhodne pred stupňom spevňovania rohože.

Pri spôsobe podľa vynálezu sa fenolová živica spája s celulózovým materiálom na vytvorenie zmesi, a potom sa výhodne pridáva k zmesi kyslá zlúčenina. Kyslá zlúčenina môže byť striekaná na zmes fenolovej živice a celulózy známymi prostriedkami. Spôsob ďalej zahŕňa kroky vytvárania rohože zo zmesi celulózový materiál/pojivo na nosný člen, a zavádzanie rohože do lisovacieho zariadenia. Rohož sa spevňuje pôsobením tepla, pary a tlaku v lisovacom zariadení na vytvorenie spevneného integrálneho výrobku.

Podľa iného voliteľného uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu sa kyslá zlúčenina najskôr spája s celulózovým materiálom na vytvorenie zmesi, a potom nasleduje pridanie fenolovej živice do zmesi. Fenolová živica sa môže striekať na zmes celulózy a kyseliny. Tento spôsob tiež zahŕňa kroky vytvorenia rohože zo zmesi obsahujúcej kyslú zlúčeninu na nosnom člene, a zavádzanie rohože do lisovacieho zariadenia. Rohož obsahujúca kyslú zlúčeninu sa spevňuje pôsobením tepla, pary a tlaku v lisovacom zariadení na vytvorenie spevneného integrálneho výrobku.

Celulózovým plnivom používaným podlá vynálezu sú spravidla celulózové vlákna alebo celulózové častice (napríklad triesky, štiepky alebo piliny).

Výhodné živice na použitie podľa vynálezu zahŕňajú fenolové živice, vrátane modifikovaných fenolových živíc. Napriek tomu, že fenolové živice môžu byť v práškovej, vysokomolekulárnej forme, prášková forma je spravidla výrobne nákladnejšia a dáva sa teda prednosť vodnej forme živice.

Početné vhodné fenolové živice sú dostupné komerčne. Fenolová živica je obecne reakčný produkt fenolovej zložky a aldehydu, pričom reakcia prebieha v prítomnosti zásaditej zlúčeniny. Fenolová zložka fenolovej živice na použitie podľa vynálezu môže zahŕňať fenol, krezol, xylenoly, iné substituované fenoly a/alebo ich zmesi. Príklady substituovaných fenolov zahŕňajú o-krezol, p-krezol, p-tercbutylfenol, p-nonylfenol, p-dodecylfenol a bifunkčné xylenoly (napríklad 3,5-xylonoly). Pri uskutočňovaní spôsobu podlá vynálezu v komerčnom meradle môže byť použitá zmes krezolov, fenolu a xyloenolov (obecne známa ako krezolová kyselina), vzhladom k jej dostupnosti a pomerne nízkej cene.

Aldehydová zložka fenolovej živice na použitie podlá vynálezu nie je obmedzená na samotné aldehydy, ale zahŕňa aldehydy, formaldehyd a ich deriváty, ktoré sú pre odborníka známe ako použitelné v spojení s výrobou fenolových živíc. Aldehydová zložka živice teda zahŕňa aldehyd, formaldehydy a ich deriváty.

Preferovaným aldehydom je formaldehyd. Deriváty formaldehydu zahŕňajú napríklad paraformaldehyd, hexametylentetramin, acetaldehyd, glyoxal a furfurylaldehyd.

Pomer aldehydovej zložky k fenolovej zložke môže byť v rozmedzí asi 2,0 moly aldehydu alebo menej na mol fenolovej zložky, konkrétnejšie asi 0,5 molu až asi 1,2 molu aldehydu na mol fenolovej zložky, napríklad asi 0,8 molu až asi 1,0 molu na mol fenolovej zložky. Ak sa použije bifunkčná fenolová zlúženina (napríklad 3,5-xylenol), ekvivalentný molárny pomer (t.j. pomer počtu molov aldehydu k počtu volných polôh vo fenolovom kruku schopných reakcie s aldehydom) môže byť v rozmedzí asi 0,4:1 až asi 0,66:1.

Ako bolo vyššie uvedené, vytváranie fenolovej živice na použitie podľa vynálezu sa výhodne uskutočňuje v prítomnosti alkalickej zlúčeniny (niekedy nazývanej „lúh), ktorá sa používa: a) na dosiahnutie metylolácie fenolu; b) na urýchlenie reakcie medzi aldehydom a fenolovou zlúčeninou; a c) na solubilizáciu vytvorenej živice. Rôzne vhodné alkalické zlúčeniny sú v obore známe a zahŕňajú napríklad hydroxid sodný, hydroxid draselný, alebo ich zmesi. Hoci môžu byť použité vyššie množstvá lúhu a odborník je schopný zvoliť vhodné množstvo lúhu, množstvo lúhu pridávané do zmesi fenol/aldehyd môže byť v rozmedzí asi 0,05 molu až asi 0,2 molu alkalickej zlúčeniny na mol fenolovej zlúčeniny. Také množstvo lúhu spravidla zaisťuje velmi výhodné vlastnosti vytvoreného produktu pri dostatočne rýchlom vytvrdzovaní živice.

Voliteľne môže byť k fenolovej živici pridané množstvo dihydroxybenzenového modifikátora (napríklad rezorcinolu). Príklady rezorcinol, hydrochinon dihydroxybenzenov zahŕňajú a katechol. Môžu byť použité nesubstituované a substituované rezorcinoly vrátane ich zmesí. Reakcia medzi fenolovou živicou a modifikátorom výhodne prebieha bez ďalšieho prídavku lúhu až na dosiahnutie požadovanej dĺžky reťazca na vytvorenie modifikovanej fenolovej živice. Hoci sa dáva prednosť rezorcinolu ako modifikátora, ďalšie modifikátory, ktoré môžu reagovať s fenolformaldehydovou živicou, zahŕňajú ortohydroxyanilin, meta-hydroxyanilin a parahydroxyanilin. Príklady fenylendiaminov zahŕňajú orto-fenylendiamin, meta-fenylendiamin a parafenylendiamin. Keď je prítomný, je modifikátor obsiahnutý v množstve asi jedného molu až asi desať molov fenolovej zlúčeniny na mol rezorcinolu, a výhodne asi päť molov až asi desať molov fenolu na mol rezorcinolu. Molárny pomer aldehydu k celkovému fenolu (t.j. fenolovým zložkám plus dihydroxybenzenu ako modifikátora) je výhodne väčšie ako asi 1:1, výhodnejšie je v rozmedzí asi jeden mol až asi 1,8 molu formaldehydu na mol fenolu, najvýhodnejšie asi 1,1 molu až asi 1,4 molu formaldehydu na mol fenolu.

Podlá vynálezu sa. po vytvorení rohože obsahujúcej živičné pojivo, výhodne fenolové živičné pojivo, a celulózový materiál, rohož zavádza do vhodného lisovacieho zariadenia, výhodne majúceho viac lisovacích etáží na súčasné spevňovanie množstva produktov, prostredníctvom zakladača bez podložných plechov, ako je v obore známe.

Každý z otvorov lisu zahŕňa dosku na vstrekovanie pary a štrbinovú dosku na rozdeľovanie pary nad spodnou lisovacou vyhrievanou doskou, tvoriacou prostriedky na vedenie pary do rohože a von z rohože. Para sa privádza do každej dosky na vstrekovanie pary a odvádza cez zariadenie na prívod a odvod pary, ktoré zahŕňa rozdeľovacie potrubie pripojené na každú dosku na vstrekovanie pary prostredníctvom spájacích rúrok s otočnými spojmi. Celé zariadenie na prívod a odvod pary je namontované na hornej ploche každej spodnej lisovacej vyhrievanej dosky, pripojenej na zvláštny prívod pary na ohrev lisovacích vyhrievanýh dosák.

Horná lisovacia plocha etáže lisu je spojená so zarážkovým rámom alebo zarážkami, a doska ktorej povrch prichádza do styku s výrobkom je pripojená na nosnú dosku namontovanú na spodnej ploche hornej lisovacej vyhrievacej dosky. Povrch dosky ktorý prichádza do styku s výrobkom môže byť opatrený reliéfom alebo hladký, v závislosti na požadovanom povrchu výrobku.

Vstrekovaná para môže byť uzatvorená pomocou zarážkového rámu, pripojeného na nosnú dosku, ktorý celkom obklopuje rohož a vytvára tak autokláv vo vnútri etáža lisu (dutinové lisovanie, (ako je znázornené na ľavej strane obr.l a 2. Celá rohož je podrobená spracovaniu vstrekovanou parou. Tesnenie proti tlaku pary je realizované elastickým, napríklad kaučukovým, tesniacim členom namontovaným na zarážkovom ráme. Kalibrácia finálneho výrobku je realizovaná prostredníctvom hrúbky zarážkového rámu.

Alternatívne môže byť vstrekovaná para uzatvorená v rohoži prostredníctvom zvýšeného rebra alebo priehrady vytvorenej integrálne s plochou dosky (priehradové lisovanie), ako je znázornené na pravej Časti obr.l a 2. Zvýšená priehrada má rozmery vypočítané na zhustenie rohože okolo jej celého obvodu na vytvorenie uzáveru uzatvárajúceho paru vo vnútri prehradeného priestoru, keď je lis celkom uzatvorený. Iba rohož vo vnútri prehradeného priestoru obdrží úplné spracovanie vstrekovanou parou. Zhustený obvod rohože stlačený priehradami tvorí tesnenie, ktorým nemôže prenikať bočné prúdenie vstrekovanej pary. V tomto usporiadaní je finálny rozmer výrobku určený hrúbkou zarážky, ktorá je pripojená na dlhšie strany iba nosnej dosky.

Spôsob uzatvorenia pary so zarážkovým rámom sa nazýva „dutinové lisovanie a spôsob s obvodovou priehradou „priehradové lisovanie. Obidva spôsoby majú svoje výhody a nevýhody, avšak obidva spôsoby poskytujú účinné utesnenie na uzatvorenie vstrekovanej pary vo vnútri rohože.

Po umiestnení rohože do každého etáža lisu pomocou zakladača bez podložných plechov, je lis uzatvorený do svojej koncovej polohy určenej zarážkovým rámom alebo hrúbkou zarážok. Rohož je stlačená na svoju finálnu hrúbku uzatvorením lisu pred vstrekovaním pary. V priebehu zatvárania lisu a stlačovania rohože je dutina rohože otvorená do atmosféry, aby mohol z rohože a dutiny lisu uchádzať vzduch do atmosféry prostredníctvom štrbinovej rozdelovacej dosky a dosky na vstrekovanie pary, prepojovacieho potrubia a rozdelovacieho prvku, a vypúšťacieho ventilu zahrnutného v potrubí na vstrekovanie pary.

Len čo je lis uzatvorený do jeho konečnej polohy tlak hydrauliky lisu vzrastie na úroveň, pri ktorej uzatváracia sila lisu prevyšuje o dostatočný faktor spoľahlivosti protisilu vyvíjanú stlačením rohože a maximálny tlak pary vstrekovanej do dutiny, zaháji sa vstrekovanie pary.

Výhodne tlaky pary v dutine lisu, v závislosti na hrúbke výrobku a jeho konečnom použití, môžu byť rôzne od asi 100 až 300 psig, čo zodpovedá teplotám sýtenej pary asi 335° F až asi 425 °F. Preferovaný tlak pary v lisovacej vyhrievanej doske je nominálne v rozmedzí asi 400 až asi 500 psig, čo zodpovedá teplotám sýtej pary asi 450 °F až asi 475 °F, a udržiava sa konštantný.

Potom, čo do rohože vstrekovaná para po dobu dostatočnú na vytvrdenie živice, uzatvorí sa ventil prívodu pary a tlak sa môže pomaly znížiť prostredníctvom redukčného ventilu na napred stanovenú úroveň na následné otvorenie parného vypúšťacieho ventilu. Kapacita vypúšťacieho ventilu ďaleko prevyšuje kapacitu redukčného ventilu. Redukčný ventil môže slúžiť, s regulátorom t-laku, tiež na obmedzenie vrcholu tlaku pary vo vnútri dutiny, ktorý môže vzniknúť v dôsledku prestupu tepla z lisovacích vyhrievaných dosák.

Pred otvorením lisu sa tlak pary v dutine výhodne zníži na menej ako asi 5 psig, výhodnejšie menej ako 3 psig. Odtlakovanie dutiny obecne vyžaduje asi dvojnásobok doby natlakovania. Len čo je tlak v dutine znížený na prijateľnú úroveň, lis môže byť otvorený na zavedenie ďalšej rohože alebo rohoží.

Na lisovanie rohoží na výrobku s mernou hmotnosťou v rozmedzí asi 0,60 až asi 0,90 kalibrované na 0,5 až asi 1,0 palca sú pomocou spôsobu vstrekovania . pary podlá vynálezu dosiahnuteľné celkové časy lisovania (vrátane zakládania rohože a vyberanie rohože) v rozmedzí 3 až 5 minúť, čo je celkom neočakávané v porovnaní s časom lisovania pri konvenčných spôsoboch lisovania na produkty suchého alebo mokrého procesu bez vstrekovania pary, pri ktorých sa privádza teplo iba vedením z vyhrievacích dosák.

Parametre procesu a zariadenia na lisovanie s vstrekovaním pary sú opísané úplne v K.Walter, Staem Pressing Experience from Operating Plants and Futire Possibilities, (G.Siempelkamp GmbH and Co.), a v U S patentoch 5 195 428; 5 134 023 a 4 850 849, na ktorých obsah sa odkazuje.

Prekvapivo a neočakávane bolo zistené, že vynález poskytuje vynikajúce celulózové kompozitné výrobky lisovaním s vstrekovaním pary rohože zahŕňajúci celulózový materiál a pojivovú živicu, ako napríklad fenolformaldehydovú živicu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ak sa teraz navrátime k výkresom, obr. 1 a 2 ilustrujú nové a zlepšené lisovacie zariadenie 10 na vstrekovanie pary v priebehu spevňovania celulózového materiálu a živičného pojiva vo vyhrievanom lise pomocou spôsobu a zariadenia podľa vynálezu. Ako je znázornené na obr.l, lisovacie zariadenie zahŕňa hornú lisovaciu vyhrievanú dosku 12, ktorá zahŕňa nosnú dosku 14, nesúcu profilovanú vytláčaciu dosku 16, ktorá je v styku s hlavnou hornou plochou 17 spevňovaného celulózového produktu 18, na opatrenie hornej hlavnej plochy 17 profilovým designom; spodnú lisovaciu vyhrievanú dosku 22 v styku s doskou 24 na vstrekovanie integrálnu) na priehradové zarážok 26 doskového lisu (z ktorých iba jedna je znázornená na pravej strane obr.l); alebo, na dutinové lisovanie, zarážkový rám 28, ktorý nesie elastomerné tesnenie 29 (na ľavej strane obr.l), ktorý sa rozprestiera okolo obvodu nosnej dosky 14 a dosky 24 na vstrekovanie pary tak, že medzi nimi vytvára utesnenie zachycujúce paru. Zvýšené rebro alebo priehrada 19 (na pravej strane obr. 1 a 2) vytláčacej dosky 16 s ňou vytvára utesnenie zachycujúce paru na priehradové lisovanie zhustením časti výrobku 18 okolo celého jeho obvodu. Horné a spodné lisovacie vyhrievané dosky 12 a 22 zahŕňajú parné kanály 31 resp. 32, prepojené s kanálmi 33 resp. 35 na vstup pary, na ohrev hornej a spodnej lisovacej vyhrievanej dosky 12 a 22 . Lisovacie vyhrievané dosky 12 a 22 vedú teplo cez nosnú dosku 14 a vytláčaciu dosku 16 (horná časť lisu) a cez pary (alebo s ňou lisovanie; dvojicu okolo celého obvodu vytvorenej integrálne dosku 24 na vstrekovanie pary a dosku 44 na rozdeľovanie pary (spodná časť lisu) do rohože 18.

Doska 24 na vstrekovanie pary zahŕňa množstvo vnútorných vstupných / výstupných kanálov 34, prepojených s pozdĺžnymi vedeniami 36 na vstrekovanie pary, umiestnenými vo vnútri dosky 24 na vstrekovanie pary, na rozdeľovanie pary po dĺžke do množstva priečnych kanálov 38. na vstrekovanie pary, ktoré sú otvorené na hornej ploche dosky 24 na vstrekovanie pary. Ako je najlepšie zrejmé z obr.3, vedenia 36 dosky na vstrekovanie pary sú vytvorené integrálne a prepojené s množstvom paralelných, navzájom prepojených kanálov alebo otvorov 38 dosky na vstrekovanie pary. Kanály 38 dosky na vstrekovanie pary sú usporiadané naprieč šírky dosky 24 na vstrekovanie pary na zaistenie prúdenia pary cez hornú plochu dosky 24 na vstrekovanie pary v oblasti v podstate súhlasiacej s oblasťou spodnej hlavnej plochy štrbinovej dosky 44 na rozdeľovanie pary. Pozdĺžne vedenia 36 dosky na vstrekovanie pary sú prepojené s kanálmi 38 na vstrekovanie pary, rozprestierajúcimi sa priečne v hornej ploche dosky 24 na vstrekovanie pary, sériou spájacích otvorov £0 umiestnených tak, že pretínajú a sprostredkujú prepojenie medzi vedeniami 36 dosky na vstrekovanie pary a kanálmi 38 dosky na vstrekovanie pary.

Ako je najlepšie zrejmé z obr. 3, horná plocha .50 dosky 24 na vstrekovanie pary vrátane otvorených kanálov 38 na vstrekovanie pary je vytvorená tak, že zahŕňa prehĺbenie 42 na umiestnenie a polohovanie štrbinovej dosky na rozdeľovanie pary, obecne označenej vzťahovou značkou 44. Doska 44 na rozdeľovanie pary, vytvorená tak, že zahŕňa paralelné, vo vzájomných odstupoch usporiadané štrbiny 4 6, ktoré prechádzajú celkom cez rozdeľovaciu dosku 44, je na obr. 3 znázornená v polohe vo vnútri prehĺbení 42 v doske 24 . na vstrekovanie pary.

Štrbiny 4 6 dosky na rozdeľovanie pary komunikujú s kanálmi 38 dosky na vstrekovanie pary a rozdeľujú paru po celej hornej ploche štrbinovej dosky 44 na rozdeľovanie pary. Je potrebné poznamenať, že štrbiny 46 dosky na rozdeľovanie pary sú na obr.3 znázornené v pozdĺžnom vytvoreniu, v uhle 90° vzhladom na priečne vytvorené kanály 38 dosky na vstrekovanie pary, môžu byť ale vytvorené v iných uhloch vzhladom na kanály 38 dosky na vstrekovanie pary. Na plné dosiahnutie výhod predloženého vynálezu majú kanály 38 na vstrekovanie pary šírku asi 5 až 20 mm, výhodne asi 10 mm.

Podľa dôležitého znaku vynálezu pretínajú štrbiny 4 6 dosky 4 4 na rozdeľovanie pary kanály 38 dosky na vstrekovanie pary v uhle (štrbiny 4 6 rozdelovacej dosky nie sú v rade s kanálmi 38 dosky na vstekovanie pary), výhodné v uhle 90°, ako je znázornené. Na úplné dosiahnutie výhod predloženého vynálezu majú štrbiny 46 dosky 44 na rozdeľovanie pary šírku asi 0,2 až 1,0 mm, výhodne asi 0,5 až asi 0,9 mm. A majú dĺžku viacmenej rovnakú ako sú pozdĺžne odstupy kanálov 38 dosky na vstrekovanie pary, napríklad 90 mm, výhodne sú asi 50 až asi 150 mm dlhé. Podľa výhodného uskutočnenia sú štrbiny 46 dosky na rozdeľovanie pary 0,7 mm široké a 90 mm dlhé, vo vzájomných odstupoch 7 až asi 15 mm, výhodne asi 11 mm, usporiadané v paralelných, presadených riadkoch, ako je znázornené na obr.3.

Celkom neočakávane, rozdelovacie štrbiny 46 pretínajúce kanály 38 dosky na vstrekovanie pary poskytujú rovnomerný a prenikajúci zdroj pary po celej spodnej ploche 48 spevňovanej rohože 16, a hormogénne a úplné rozdeľovanie pary cez spevňovanú rohož, pričom nezachycujú toľko celulózového materiálu, aby vznikol problém odstráňovania hotového spevneného celulózového výroku z vyhrievaného lisu 10.

Bolo zistené, že štrbiny 46 v doske 44 na rozdeľovanie pary by mali poskytovať aspoň 6% otvorenej plochy, výhodne asi 8 až asi 10 % otvorenej plochy na spodnej ploche rohože 16 na prívod dostatku pary do celulózového materiálu a pojiva. Inak však sa uhly medzi štrbinami 4 6 dosky na rozdeľovanie pary a kanálmi 38 dosky na vstrekovanie pary a ich rozmery môžu v rámci vynálezu v širokých medziach meniť.

Predchádzajúci opis je uvedený iba na účely jasnosti a pochopenia, a nie je možné z neho vyvodzovať nie nevyhnutné obmedzenia, pretože modifikácie v rámci vynálezu môžu byť odborníkovi zrejmé.

Claims (12)

1. Spôsob výroby celulózového kompozitného výrobku, zahŕňajúci kroky:

a) spojenie pojivovej živice s celulózovým materiálom na vytvorenie zmesi,·

b) vytvorenie rohože zo zmesi vytvorenej v kroku c) ^α / t spevnenie rohože pôsobením tepla, pary a tlaku v lisovacom zariadení zahŕňajúcom dvoj icu

vyhrievaných dosák vrátane dosky na vstrekovanie pary, ktorá zahŕňa množstvo otvorov na priechod pary cez ňu,

d) uvedenie štrbinovej dosky na rozdelovanie pary prilahlej na dosku na vstrekovanie pary do styku s uvedenou zmesou, pričom štrbinová doska na rozdelovanie pary má štrbiny, ktoré pretínajú otvory v štrbinovej doske na vstrekovanie pary, pričom štrbiny v doske na rozdelovanie pary poskytujú otvorenú plochu na vstrekovanie pary predstavujúce aspoň 6 % hlavnej prilahlej plochy uvedeného kompozitného výrobku,

e) vstrekovanie pary cez otvory v uvedenej štrbinovej doske na vstrekovanie pary a cez štrbiny v doske na rozdeľovanie pary na dosiahntie úplného styku uvedenia zmesi s parou na spevnenie zmesi na celulózový výrobok majúci štrukturálnu integritu a na vytvrdnutie živičného pojiva, a

f) vypúšťanie pary z lisovacieho zariadenia zo strany vstrekovania pary.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že živičné pojivo obsahuje fenolovú živicu.

Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že fenolová živica zahŕňa reakčný produkt fenolovej zlúčeniny a aldehydu, pričom fenolová zlúčenina je zvolená zo skupiny zahŕňajúcej fenoly, krezoly, substituované fenoly a ich zmesi, a aldehyd je zvolený zo skupiny zahŕňajúcej formaldehyd, paraformaldehyd, acetladehyd, furfurlaldehyd a glyoxal.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že fenolová živica obsahuje fenolformaldehyd.

5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že štrbiny v doske na rozdeľovanie pary majú šírku 0,2 až 1,0 mm a dĺžku aspoň 50 mm.

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že šírka štrbín v doske na rozdeľovanie pary je 0,5 až 0,9 mm.

7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že štrbiny v doske na rozdeľovanie pary sú asi 0,7 mm široké a aspoň 50 mm dlhé, vo vzájomných odstupoh 7 až asi 15 mm.

8. Spôsob výroby celulózového kompozitného výrobku, zahŕňajúci kroky:

a) spojenie fenolovej živice s celulózovým materiálom na vytvorenie zmesi,

b) vytvorenie rohože zo zmesi vytvorenej v kroku a) ,

c) spevnenie rohože pôsobením tepla, pary a tlaku v lisovacom zariadení, a

d) rozdeľovanie pary do rohože, pričom sa na rohož počas jej spevňovania aplikuje teplo a tlak, cez otvory v doske na vstrekovanie pary a cez tieto otvory pretínajúce štrbiny v priľahlej doske na rozdeľovanie pary, pričom uvedené štrbiny majú šírku menšiu ako 1 mm a poskytujú otvorenú plochu aspoň 6% vzhľadom na hlavný povrch rohože priľahlej na dosku na distribúciu pary.

9. Celulózový kompozitný výrobok vyrobený podľa nároku

8.

10. Zariadenie na vstrekovanie pary do rohože obsahujúcej celulózový materiál a živičné pojivo na celulózový materiál, obsahujúci:

a) lis zahŕňajúci protiľahlé vyhrievané dosky, vrátane dosky na vstrekovanie pary obsahujúcej množstvo priechodov na paru, pričom doska na vstrekovanie pary obsahuje na svojej hornej ploche množstvo otvorov komunikujúcich s uvedenými priechodmi na paru, na prúdenie pary cez ne,

b) dosku na rozdeľovanie pary umiestnenú cez otvory v doske na vstrekovanie pary, pričom uvedená doska na rozdeľovanie pary obsahuje množstvo štrbín rozprestierajúcich sa cez celú jej hrúbku, pričom uvedené štrbiny v doske na rozdeľovanie pary sú usporiadané tak, že pretínajú otvory v doske na vstrekovanie pary, prijímajú paru z dosky na vstrekovanie pary, a umožňujú prúdenie pary cez dosku na rozdeľovanie pary na hlavnú plochu uvedenej rohože, a

c) uvedené štrbiny v doske na rozdeľovanie pary predstavujú aspoň 6% otvorenej plochy priľahlej rohože.

11. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačuj úce sa tým, že štrbiny v štrbinovej doske majú šírku 0,2 až 1,0 mm a dĺžku aspoň 50 mm.

12. Zariadenie podľa nároku 11, vyznačuj úce sa t ý m, že šírka štrbín v doske na rozdeľovanie pary je 0,5 až 0,9 mm.

13. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačuj úce sa t ý m, že štrbiny v doske na rozdeľovanie pary sú asi 0,7 mm široké a aspoň 50 mm dlhé, vo vzájomných odstupoch 7 až asi 15 mm.