DE1234381B - Verfahren und Pressbleche fuer die Herstellung von Faserplatten oder Presslingen auslignozelluloschaltigen Materialien - Google Patents

Description

DEUTSCHES -Wjfäm PATENTAMT Deutsche Kl.: 39 a7 - 5/00

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1234381

Aktenzeichen: D 357741 c/39 a7

J 234 381 Anmeldetag: 30.März 1961

Auslegetag: 16. Februar 1967

Die Herstellung von Hartfaserplatten aus Hackschnitzel oder aus anderen lignozellulosehaltigen Materialien durch Zerfaserung und Formung einer Fasermatte aus einer Wassersuspension der Faser auf ein Sieb, wobei die Matte bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 60 bis 64% entwässert wird, ist bereits bekannt. Die Fasermatte wird dann in einer hydraulischen Heißpresse auf einer Siebunterlage zu einer einseitig glatten Platte verpreßt. Dieses Verfahren erfordert sehr bedeutende Mengen von Wasser, und außerdem gelangt in die Abwässer eine bestimmte Menge löslicher organischer Stoffe und auch kurze Fasern, welche die Flüsse, in die sie abgelassen werden, stark verunreinigen. Außerdem tritt bei der Herstellung von Faserplatten im »Naßverfahren« ein bedeutender Verbrauch von Wasser ein, und die Errichtung von Herstellungswerken ist deshalb an Wasserläufe gebunden.

Um die Herstellung von Faserplatten auch in Ländern mit Wassermangel zu ermöglichen, sind sögenannte Trocken- und Halbtrockenverfahren eingeführt. Diese ermöglichen eine derartige Vorbereitung des Faserstoffes ohne überflüssiges Wasser, daß die Fasern nach Zerfaserung (Hackschnitzel) aus einer Luftsuspension gefördert und verformt werden. Je nach dem Feuchtigkeitsgehalt der Fasermatte können beiderseitig glatte oder auch einseitig glatte Platten gepreßt werden. Bei diesen Verfahren entstehen beim eigentlichen Herstellungsprozeß keine schädlichen Abwässer, was gegenüber den bisher verwendeten sogenannten Naßverfahren eine bedeutende Verbesserung darstellt.

Die im Trockenverfahren hergestellten Platten haben den Nachteil, daß sie eine niedrigere Festigkeit und eine höhere Hygroskopizität aufweisen als im Naßverfahren hergestellte Faserplatten. Deshalb war es nötig, dem Trockenverfahren Bindemittel in Form von Kunstharz hinzuzufügen, um gleiche Eigenschaften zu erreichen wie bei Platten aus dem Naßverfahren. Dies bedeutet eine bestimmte Erschwernis des Herstellungsprozesses, und zwar einerseits deshalb, weil in die Fertigungsstraße eine zusätzliche Anlage zum Auftragen dieses Harzes eingereiht werden muß, und andererseits darum, weil Kunstharze verhältnismäßig teuer sind.

Es sind auch Herstellungsverfahren für Faserplatten oder Preßlinge aus lignozellulosehaltigem Material bekannt, bei denen einseitig glatte Hartfaserplatten ohne Bindemittel bei höheren Temperaturen und Drücken hergestellt werden. Die Hackschnitzel werden dabei mit Hochdruckdampf mit einem Druck bis 70 at gedämpft, wobei im ligno-Verfahren und Preßbleche für die Herstellung
von Faserplatten oder Preßlingen aus
IignozellulosehaltigenMaterialien

Anmelder:

Drevärsky vyskumny ustav,
Preßburg (Tschechoslowakei)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. Siebert, Patentanwalt,
Starnberg, Almeidaweg 12

Als Erfinder benannt:
Vojtech Nagy,
Anton Dvorak,
Zdenek Sisler,
Tibor Ferko,
Karol Zembery,

Miloslav Keda, Kosice (Tschechoslowakei)

Beanspruchte Priorität-Tschechoslowakei vom 19. November 1960 (6952)

zellulosehaltigen Material Lignin aktiviert wird, das dann beim nachträglichen Pressen für die Verklebung der Faser ausgenutzt wird. Im Vergleich mit Platten aus dem Naßverfahren haben jedoch diese Platten eine bedeutend niedrigere dynamische Festigkeit. Außerdem haben diese Platten an den Rändern eine niedrigere Festigkeit, was dadurch erklärt werden kann, daß während des Pressens aus den Randteilen Wasserdampf entweicht, der für die genügende Verbindung der Holzteilchen beim Heißpressen notwendig ist. Dies macht sich auch durch hellere Farbe solcher Platten an den Rändern bemerkbar. Um Platten mit gleichmäßigen Eigenschaften zu erhalten, muß von den Rändern dieser Platten ein verhältnismäßig breiter Streifen abgeschnitten werden.

Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen FormpreßHnge durch Pressen kleiner Holzpartikeln ohne Bindemittelzusatz in einer hermetisch geschlossenen Form bei Temperaturen von 125 bis 210° C und bei Drücken von 50 bis 300 at hergestellt werden.

Nach einer bestimmten Reaktionszeit läßt man die Preßlinge unter ständigem Druck auskühlen. Durch

709 E09/375

Anwendung von hohem Drack entstehen Preßlinge mit hohem Raumgewicht von 1,35 bis 1,4 g/ccm, das bei Faserplatten unerwünscht ist. Das komplizierte Preßdiagramm, und zwar insbesondere das Abkühlen der Form im zweiten Abschnitt des Preßvorganges, erfordert ungewöhnlich lange Preßzyklen (mehr als 25 Minuten), ferner bedeutenden Verbrauch von Kühlwasser. Die Herstellung ist insbesondere mit bedeutendem Wärmeverlust verbunden, der die Wirtschaftlichkeit dieser ungünstig beeinflußt.

Es wurde festgestellt, daß bei keinem der bisher bekannten Herstellungsverfahren für Faserplatten oder Preßlinge aus lignozellulosehaltigem Material unter Druck und bei höheren Temperaturen, ob mit oder ohne Verwendung von Bindemitteln, die beim Dämpfen des gehackten Materials entstehenden, für die Bildung von Bindemitteln und für die Verklebung der Faser von hergestellten Platten wichtigen, wasserlöslichen Stoffe nicht in vollem Ausmaß ausgenutzt werden. Diese Stoffe wurden z. B. bei der Herstellung von Faserplatten im Naßverfahren während der Vorbereitung vor dem Pressen und während der ersten Preßphase herausgeschwemmt.

Bei Anwendung des Trockenverfahrens wurde das Grundmaterial unter 8°/o oder auf eine niedrigere Feuchtigkeit ausgetrocknet, so daß es auch hier unmöglich war, die wasserlöslichen Stoffe auszunutzen, weil die für die Reaktion nötige Feuchtigkeit fehlte.

Beim Halbtrockenverfahren wurde die Feuchtigkeit zwar in den Grenzen von 25 bis 36% gehalten, aber diese verdampfte sofort zu Beginn des Pressens und konnte für die Reaktion und somit für die Bildung von Bindestoffen nicht mehr verwendet werden. Beim Trocken- und auch beim Halbtrockenverfahren geht somit im ersten Moment des Pressens die Fähigkeit der Plastifizierung verloren.

Gemäß dieser Erfindung erhält man ähnlich wie bei Platten aus dem Naßverfahren Hartfaserplatten von hoher dynamischer Festigkeit, wenn der während der Dämpfung des lignozellulosehaltigen Materials regulierte und zwischen den Grenzen von 2 bis 30% erhaltene Gehalt an wasserlöslichen Stoffen und die Feuchtigkeit des zerfaserten, auf 2 bis 30% vorgetrockneten Materials im vorherbestimmten, vom verwendeten lignozellulosehaltigen Material abhängigen Verhältnis gewählt wird, gemäß dem nach erfolgter Reaktion der Bindestoffbildung der wasserlöslichen Stoffe das kontinuierliche oder unterbrochene Ablassen der Menge von Dampfgasgemisch aus dem geschlossenen Preßraum während des Pressens des Materials bei einer Temperatur von 180 bis 260° C und einem Druck von 25 bis 70 kg/qcm zeitlich reguliert wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der beim Pressen von lignozellulosehaltigem Material im Verfahren gemäß dieser Erfindung verwendeten Preßbleche schematisch dargestellt.

Gemäß der Erfindung geht man so vor, daß Holz oder anderes lignozellulosehaltiges Material in bekannter Art und Weise gehackt und dann einer kurzen Dämpfung bei mittlerem oder niedrigem Druck zwischen 1,5 und 20 at unterzogen werden. Die Dämpfzeit und der Temperatur- bzw. Druckwert ist von der Art des Rohstoffes abhängig und wird mit Hilfe der Kontrolle des Abbaugrades des lignozellulosehaltigen Materials durch Analyse der Menge von wasserlöslichen Stoffen bestimmt, was bei diesem Verfahren sehr wichtig ist. Für die Herstellung von

Faserplatten mit genügend hoher dynamischer Festigkeit, die jener beim Naßverfahren ähnelt, ist es notwendig, den Gehalt an wasserlöslichen Stoffen zwischen 2 und 30 % zu halten. Bei der Vorbereitung des Faserstoffes können katalytisch wirkende Chemikalien, wie einige alkalische oder auch acidische Verbindungen, wie z. B. Ätznatron, Natriumkarbonat, Schwefelsäure oder Zinkchlorid od. dgl., verwendet werden.

Das gedämpfte Material wird dann auf bekannte Art und Weise z. B. durch Mahlscheiben zerfasert und dann nach Bedarf auf eine Feuchtigkeit von 2 bis 30% übertrocknet. Der Feuchtigkeitsgehalt hängt von der verwendeten Rohstoffart und vom Gehalt an wasserlöslichen Stoffen ab und wird deshalb kontrolliert. Während der Trocknung, die im Luftstrom durchgeführt wird, können grobe Anteile aussortiert werden, die auf einer besonderen Mühle nachgemahlen werden, und Faserteilchen (Faserpartikel) der Größe nach fraktioniert werden.

Bei der Trocknung wird vorteilhaft die im Material bei dessen Vorbereitung akkumulierte Wärme ausgenutzt. Einzelne Faserfraktionen werden pneumatisch in eine oder mehrere Formkammern gefördert, durch diese werden die Fasern gleichmäßig auf ein endloses Band aufgetragen, und zwar so, daß die feinen Anteile auf die Oberflächen, die groben Anteile jedoch in die Mitte der gebildeten Fasermatte geschichtet werden. Dieses Band befördert die Fasermatte in eine kontinuierlich arbeitende Walzenvorpresse, wo die Matte auf bekannte Art und Weise verdichtet wird.

Verdichtet wird im Kaltverfahren (ohne erhöhte Temperaturen) oder durch Erwärmung der Matte über 100°C, wodurch einerseits eine stärkere Verdichtung der Matte (die sich auch durch geringe Federung nach der Vorpresse bemerkbar macht) und andererseits eine bessere Kohäsion erreicht wird, welche die Besäumung der Matte auf scharfe Kanten sowie eine sichere Handhabung beim Weiterfördern ermöglicht. Dadurch wird die Preßzeit in der hydraulischen Heißpresse verkürzt.

Vor dem Eintritt in die hydraulische Heißpresse kann die Matte nach Bedarf mit Wasser oder mit Lösungen, die aktive Stoffe zum Schutz der fertigen Platten vor pflanzlichen und tierischen Schädlingen enthalten, oder mit feuerhemmenden oder mit Lösungen, die die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit erhöhen, besprengt werden. Diese Mittel können selbstverständlich auch an einer anderen Stelle der Herstellungsstraße, wie z. B. beim Dämpfen oder bei der Zerfaserung, hinzugefügt werden.

Das Pressen von lignozellulosehaltigem Material wird bisher in einem geschlossenen Raum so durchgeführt, daß der gepreßte Stoff selbst einen hermetischen Verschluß bildet. Die Bildung des Verschlusses durch den Stoff selbst kann so erreicht werden, daß an den Rändern des gepreßten Materials eine dickere Schicht aufgetragen wird und der Verschluß durch Zusammenpressen des Materials entsteht. Einen Nachteil des angeführten Verfahrens stellt der bedeutende Stoffverlust dar.

Der Erfindung gemäß wird das Reaktionsgleichgewicht der Bildung von Bindestoffen dadurch aufrechterhalten, daß der Gehalt an wasserlöslichen Stoffen und die Feuchtigkeit des zerfaserten Materials im vorher bestimmten Verhältnis gewählt werden, gemäß dem dann während des Pressens das Ablassen des Dampfgasgemisches (das während des

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Pressens entsteht) zeitlich reguliert wird. Zu diesem Zweck wird dann das Dampfgasgemisch reguliert kontinuierlich oder diskontinuierlich abgelassen. Es ist von Vorteil, den durch den Stoff selbst gebildeten Verschluß zu verwenden, und zwar, daß zur Erfüllung dieser Erforderung Preßbleche gemäß der Zeichnung verwendet werden. Ein Blech \' von diesen ist am ganzen Umfang mit einem zusammenhängenden erhöhten Rand, Börtel oder Rahmen 2 oder mit einer ähnlichen keilförmigen Umrandung versehen. Das zu pressende Material 3 wird in gleichmäßiger Höhe auf das ganze Blech 1, gewöhnlich auf ein Blech ohne Rand 2, aufgetragen, und auf die so gebildete Matte wird das mit dem Rand 2 versehene Blech 1' gelegt, das den Umriß des gewünschten Preßlings hat. Die Höhe des Randes oder Börtels 2 kann die Dicke des Preßlings erreichen oder auch höher sein. In diesem Fall wird das Gegenblech mit entsprechenden Kerben versehen. An den Stellen, wo sich der Rand oder Börtel befindet, wird das Material schneller und mehr zusammengedrückt, und so entsteht die Dichtung 4 mit größerer Dichte. Diese Dichtung bildet dann den Verschluß dieses Raumes. Nach dem Pressen ist der unter dem Rand verdichtete Stoff die Trenngrenze zwischen dem Qualitätspreßling und dem Rand. Die durch den Rand gekennzeichnete gepreßte Nut dient dem leichten Abtrennen bzw. dem direkten Formatschneiden des Preßlings. Einen Vorteil der vorgeschlagenen Ausbildung der Preßbleche stellt insbesondere die Möglichkeit der Bildung von Preßlingen mit gewünschter Form, die Qualitätssteigerung des Erzeugnisses und die Verringerung der Abfallsmenge dar. Das Anbringen von Rändern auf die Preßbleche erfordert keine bedeutenden Kosten und kann auf allen bestehenden Blechen durchgeführt werden. Die Erfindung kann nicht nur zum Pressen von Großflächenformaten verwendet werden, sondern kann vorteilhaft auch beim Pressen kleinerer Preßlinge und Muster auf Platten, z. B. Kachelmuster, verwendet werden. Während des Pressens wird der Überschuß des Dampfgasgemisches reguliert abgelassen, und zwar stoßweise oder kontinuierlich. Beim regulierten stufenweisen Ablassen des Dampfgasgemisches kann dieses Gemisch entweder in bestimmten Zeitabständen oder allmählich so abgelassen werden, daß das Gleichgewicht der chemischen Reaktion der Bindestoffbildung erhalten bleibt. Nach Beendigung des Pressens, was je nach der Plattendicke 1 bis 10 Minuten dauert, wird die Platte in heißem Zustand der Presse entnommen, also ohne Abkühlung unter Druck. Nach dem Pressen werden die Platten in bekannter Art und Weise besäumt bzw. nachgehärtet und klimatisiert. Die Preßbedingungen können je nach der erwünschten Plattenqualität variieren, und zwar die Temperatur zwischen 180 und 260° C und 4er Druck zwischen 25 und 70 kg/qcm. Nach diesem Verfahren werden beiderseitig glatte Platten hergestellt; es können jedoch auch einseitig glatte Platten erzeugt werden. Als Rohstoff können fast alle Holzarten, also Nadel- und Laubhölzer, sowie auch andere Iignozellulosehaltige Materialien, alle Holzsortimente ver- wendet werden, da bei diesem Verfahren nicht nur die Länge der Elementarfaser entscheidet, sondern auch die Menge und der Charakter von aktiven Stoffen, die bei der hydrothermischen Behandlung von Holz beim Dämpfen, Zerfasern, Vorwärmen und Pressen entstehen. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Faserplatten oder Preßlingen mit ein- oder beiderseitig glatter Oberfläche aus lignozellulosehaltigen Materialien unter Druck und bei erhöhten Temperaturen in geschlossenem Preßraum, wobei das Material bei mittleren oder niedrigen Drücken durch Dämpfen vorbereitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der während der Dämpfung des Materials regulierte und zwischen den Grenzen von 2 bis 30°/o erhaltene Gehalt an wasserlöslichen Stoffen und die Feuchtigkeit des zerfaserten, auf 2 bis 30% vorgetrockneten Materials im vorherbestimmten, vom verwendeten lignozellulosehaltigen Material abhängigen Verhältnis gewählt wird, gemäß dem nach erfolgter Reaktion der Bindestoffbildung der wasserlöslichen Stoffe das kontinuierliche oder unterbrochene Ablassen der Menge von Dampfgasgemisch aus dem geschlossenen Preßraum während des Pressens des Materials bei einer Temperatur von 180 bis 260° C und einem Druck von 25 bis 70 kg/qcm zeitlich geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aussortieren von gröberen Anteilen im Luftstrom die im Material akkumulierte Wärme für die gleichzeitige Trocknung des zerfaserten Materials ausgenutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gehackte Material unter Zusatz von katalytisch wirkenden Chemikalien — alkalischen oder azidischen Verbindungen — wie Natriumhydroxyd, Natriumkarbonat, Schwefelsäure, Zinkchlorid od. dgl. gedämpft wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Pressen bestimmte Fasermasse bei erhöhter Temperatur über 100° C vorgepreßt wird.

5. Preßbleche zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bleche (1') am ganzen Umfang mit einem zusammenhängenden Rand, Börtel oder Rahmen (2) od. dgl. versehen ist, der gleichzeitig das Format des Erzeugnisses bildet.

6. Preßbleche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Randes oder Börtels (2) der Dicke des Preßlings entspricht.

7. Preßblech gemäß Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bleche (1') mit einem erhöhten Rand oder Börtel (2) versehen ist, der höher als die Dicke des Preßlings ist, und das andere Blech (1) entsprechende gegenüberliegende Kerben aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1050 991;
österreichische Patentschrift Nr. 185 227.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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