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WO2003013810A1 - Vorrichtung und verfahren zur vakuumimprägnierung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur vakuumimprägnierung Download PDF

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WO2003013810A1
WO2003013810A1 PCT/EP2002/008972 EP0208972W WO03013810A1 WO 2003013810 A1 WO2003013810 A1 WO 2003013810A1 EP 0208972 W EP0208972 W EP 0208972W WO 03013810 A1 WO03013810 A1 WO 03013810A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
impregnation
screw
chamber
outlet opening
impregnated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2002/008972
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English (en)
French (fr)
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WO2003013810A8 (de
WO2003013810A9 (de
Inventor
Herbert Georg Nopper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Priority to MXPA04001237A priority patent/MXPA04001237A/es
Priority to US10/486,259 priority patent/US20040234692A1/en
Priority to DE50213431T priority patent/DE50213431D1/de
Priority to EP02794597A priority patent/EP1434674B1/de
Publication of WO2003013810A1 publication Critical patent/WO2003013810A1/de
Publication of WO2003013810A8 publication Critical patent/WO2003013810A8/de
Publication of WO2003013810A9 publication Critical patent/WO2003013810A9/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/0218—Mixing the material with binding agent in rotating drums
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/029—Feeding; Proportioning; Controlling
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/10—Physical methods for facilitating impregnation

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for vacuum impregnation of small-part material.
  • small-part material includes z. B. vegetable fiber raw materials (straw shavings, wood chips, natural fibers), as used for example for the production of press plates, and granular or fibrous plastic material, the z. B. can be used as filler or woven fabric.
  • Such a vacuum impregnation method and a corresponding device are known from DE 199 11 230.
  • small-part material is introduced through a first evacuable lock chamber into an impregnation chamber and then through a second evacuable lock chamber discharged from the impregnation chamber.
  • the lock chambers are respectively closed off from the impregnation chamber by shut-off elements while the material is being carried in and out - meanwhile the lock chambers are ventilated, and are then evacuated.
  • the shut-off elements to the impregnation chamber are then opened and the material can be conveyed into or out of the impregnation chamber.
  • the impregnation chamber remains evacuated throughout the process. Only the lock chambers, which are smaller in volume, are alternately ventilated and evacuated.
  • the pumping time and the size of the lock chambers are competing factors, which disadvantageously cannot be reduced at the same time. This limits the throughput speed of the device.
  • the device is comparatively susceptible to malfunction, since the opening and closing shut-off elements are sensitive to contamination, for example from the small-scale material that has been introduced. These contaminants can cause vacuum leaks, which adds undesirable downtime to the already limited throughput speed.
  • the object is achieved by a method for vacuum impregnating small-part material in an impregnation device with an evacuable impregnation chamber, an inlet opening for introducing the material into the impregnation chamber and an outlet opening for discharging the material from the impregnation device with the process steps
  • Impregnation of the material in the impregnation chamber with an impregnation agent at negative pressure Impregnation of the material in the impregnation chamber with an impregnation agent at negative pressure
  • the object is further achieved by an apparatus for performing the method.
  • the design of the method according to the invention ensures that the impregnation chamber is permanently sealed from the environment even during the introduction and / or discharge, without intermittent loading and emptying of the lock chambers and emptying or ventilating and evacuating. Shut-off elements between the lock chambers and the impregnation chamber, which are susceptible to faults, are also eliminated.
  • the substance with which the material is (pre) treated in order to obtain a treated material with improved sealing behavior is preferably a liquid impregnating agent (in particular an impregnating solution).
  • a liquid impregnating agent in particular an impregnating solution.
  • the treatment of the material is then preferably carried out by adding the liquid impregnating agent (the impregnating solution) when transporting the material to the inlet opening and preferably when compressing the material during transport to the inlet opening. This results in a material mixture with a higher density.
  • the impregnation solution forms a sealing film between the material and the surface of the means for transporting the material. Both effects, the increasing material density and the surface film, decisively improve the sealing behavior.
  • a salt solution with a concentration of 25-35% and with a density of 1.1 to 1.2 g / cm 3 can be used in the method according to the invention.
  • a saline solution has a sticky-viscous consistency.
  • the reduced flowability (increased viscosity) of the impregnation solution on the one hand and its increased binding effect ("stickiness") on the other hand further increase the formation of the plug.
  • the material plug is impervious to a drop in pressure (when entering the Impregnation chamber) as well as against an increase in pressure - in each case viewed in the conveying direction.
  • an improved sliding effect between the compressed material and, for example, the inner wall of the stuffing screws can be generated in this way, thereby reducing screw wear.
  • liquid impregnation agent in particular an impregnation solution
  • the material is pre-impregnated before it reaches the impregnation chamber. This happens, as described above, especially when compressing in the stuffing screw, that is under pressure, which advantageously shortens the impregnation time in the impregnation chamber.
  • the material is preferably introduced continuously into the impregnation chamber through the inlet opening and / or continuously discharged out of the impregnation device through the outlet opening.
  • a device for evacuating the impregnation chamber for example a vacuum pump system, provides the required negative pressure relative to the ambient pressure. This preferably takes place in that the impregnation chamber is permanently evacuated when the method according to the invention is carried out.
  • the impregnation chamber can also only be used by means of a valve, e.g. if a predetermined maximum pressure value is exceeded, be connected to a device for evacuating the impregnation chamber and otherwise be separated therefrom.
  • the valve is then preferably equipped with a corresponding regulation for the pressure-dependent opening or closing of the valve.
  • the material is compressed during transport to the outlet opening in order to achieve a better seal there too. It is advantageous to collect excess impregnation solution that is pressed by the compression in appropriate facilities and, if necessary, to return it for reuse.
  • the means which are preferably designed as stuffing screws, for transporting the material to the inlet opening and to the outlet opening (hereinafter referred to as the feed or discharge screw) usually have a tapering of their outer circumference in the conveying direction.
  • the ratio of the inlet cross-section to the outlet cross-section of the feed screw is typically 1.05: 1-1, 3: 1 for a single aisle-side cross section of, for example, 600 mm.
  • the discharge screw typically has a taper of 1, 1: 1-1, 4: 1 with a cross section on the input side of, for example, 400 mm.
  • the taper and cross-section information are given as examples for chopped or chopped straw, to which impregnating agent is added during compression in the feed screw. However, depending on the compressibility and grain size of the material to be impregnated, you can also deviate significantly from this.
  • compression of the material can also be achieved by a decreasing pitch of the screw with the same cross-section or by a combination of both variants.
  • the device preferably has means connected downstream of the feed screw and / or the discharge screw, with which the material is loosened after it has been introduced or removed.
  • the amount , • of the additional impregnating agent used before entering the impregnation chamber and / or during the impregnation is regulated depending on the amount of the untreated material transported to the inlet opening, in order to control the sealing behavior of the material and / or to influence its impregnation.
  • the device according to the invention can be used to impregnate a large number of materials.
  • materials 1. Natural renewable fiber raw materials, for example:
  • OSB Oriented Strand Board
  • liquid impregnating agent or as part of a liquid impregnating agent:
  • Fire retardants Fungicides, biocides, germicides, insect repellents, termite repellants such as polybor / disodium octaborate tetrahydrate or cashew nut shell oil / alkenylphenol; organic and inorganic silicates; Substances for increasing or decreasing electrical conductivity; antistatic agents; metallizing agents; Antioxidants; water repellents; means of increasing stability; paints; resins; finishes; latexes; hardening oils, waxes, paraffins, bitumen; Hardening, buffering and absorbing substances; odor-improving substances; Ten-sided.
  • Liquid or aqueous impregnating agents can be used in particular in the following forms:
  • Preferred fire protection impregnating agent solutions which can be used in the device according to the invention are described in WO 97/46635; they include ammonium sulfate, borax and trisodium phosphate, which are preferably dissolved in water. All impregnating agent solutions defined in WO 97/46635 are part of this application by reference.
  • a liquid impregnating agent serves as an agent for improving the sealing behavior of the material to be impregnated in the stuffing screw
  • the person skilled in the art can keep the primary task of the impregnating agent (e.g. fire or insect protection or the like) under constant consideration. vary the chemical design of the impregnating agent according to the respective application in order to increase the sealing behavior of the material to be impregnated in the desired manner.
  • the person skilled in the art will take into account that (a) through a suitable combination of low and high molecular weight substances (short-chain and long-chain organic compounds), (b) through the use of mixtures of easily and poorly soluble additives (salts or the like) , (c) by adjusting the concentration of the eg Impregnating agent present in aqueous solution and / or the density and / or viscosity of the corresponding impregnating agent solution and / or (d) the sealing behavior can be influenced by adding water-softening additives.
  • An impregnating agent used to influence the sealing behavior can be, for example, (a) an aqueous solution which is only a single one Impregnant substance comprises or (b) a mixture of at least two products such as a combination of a low-viscosity and a high-viscosity agent or (c) viscosity regulators such as silicates (especially sodium metasilicate), phosphates, polyboron, acrylates, glycols (polyethylene glycols) , Glycerin, starches, fatty acids, fatty acid esters, fatty alcohols or the like.
  • aqueous solution which is only a single one Impregnant substance comprises or (b) a mixture of at least two products such as a combination of a low-viscosity and a high-viscosity agent or (c) viscosity regulators such as silicates (especially sodium metasilicate), phosphates, polyboron, acrylates, glycols (polyethylene glycol
  • impregnating agent is used as a means of influencing the sealing behavior
  • a dosing of the impregnating agent from a single storage container is possible according to a preferred embodiment.
  • the impregnating agent preparation (a) can then be fed to the stuffing screw (feed screw), which transports the treated material to the inlet opening, and / or (b) can be introduced into the impregnation chamber via separate lines.
  • the entire amount of impregnating agent to be used can be added to the material to be impregnated before the impregnation chamber (preferably in the stuffing screw) (100% of the impregnating agent to be used is added to the material before it enters the impregnation chamber) impregnated material added) or it can, for example, 50 or '60% of the Imoniagnierstoffzurung be added to the impregnating material to improve its sealing behavior in the stuffing screw and the remaining 50 or 40% of Imoniagnierstoffzurung are placed in the impregnation chamber.
  • the impregnating agent to be used is completely (100%) added to the material to be impregnated before entering the impregnation chamber (preferably within the stuffing screw), the vacuum in the downstream impregnation chamber and the associated air extraction from the Pores of the material to be impregnated there is a very good penetration of the impregnating agent into the material to be impregnated (in particular chips or fibers).
  • a uniform impregnation agent not a uniform impregnation agent is used, but two different additives, to which separate feed lines to the impregnation chamber or to the feed snow cke (or an area upstream of the feed screw through which the material to be impregnated must pass). It is advantageous, for example, to add a first additive to the material to be impregnated before it enters the impregnation chamber, which has a high viscosity and can be distributed evenly on the surface of the material to be impregnated with the formation of a durable lubricating film, so as to ensure the sliding properties of the impregnated material Improve material in the feed screw.
  • the additives can each contain impregnating agents themselves, but this need not be the case.
  • Figure 1 is a schematic representation of an impregnation system with an impregnation device according to the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a first embodiment of the impregnation device according to the invention
  • FIG. 3 shows a cross section through an impregnation chamber of the exemplary embodiment from FIG. 2;
  • Figure 4 is a schematic representation of a second embodiment of the impregnation device according to the invention.
  • the impregnation system 10 shown in FIG. 1 comprises a dosing hopper 12, a belt scale 14 adjoining it in the process direction, which in turn is followed by a vacuum impregnation device 16 according to the invention.
  • a dewatering screw 18 is arranged further in the process direction, to which a dryer 20 and behind it a reversing screw 22 are connected.
  • Small-part material to be impregnated for example dry straw with a moisture content of 20-25% and a bulk density of approx. 45 kg / m 3 , is fed onto the dosing hopper 12 from a storage container (not shown) or directly from a chopper or chopper (not shown) (symbolized by an arrow 24).
  • the dosing hopper 12 transfers the material by means of a conveyor belt 26 to the belt scale 14, from which the material is fed to the vacuum impregnation device 16. The weight of the material fed is measured on the belt scale 14.
  • the conveying speed of the conveyor belt 26 and / or the belt scale 14 can be changed by means of a control 28, so that the volume flow transferred from the belt scale to the vacuum impregnation device 16 essentially maintains a constant predetermined value. It should be noted at this point that volume measurement is also possible instead of weighing.
  • the vacuum-impregnating device 16 is connected to a Imsiegnierstoff- "adding device.
  • This consists essentially of a Imsiegnieranssvorrats actually put into a measuring and control unit 33 for measuring and metering the Imoniagnieranskonzentration, an adjustable metering pump 34 and a flow meter 36.
  • the metering pump 34 and the Flow meters 36 are connected to the control 28 (PLC control) and, depending on the volume or mass flow of the (dry) material (atomic material) transferred from the belt scale 14, can also be regulated to a predetermined flow rate of, for example, 35% by weight
  • the flow rate can be regulated with regard to the volume or the weight of the impregnating agent solution, ie depending on the density and thus the concentration of the solution. This ensures that the Amount of impregnation solution just required ng or impregnating agent is available for impregnation, which can reduce the impregnating agent consumption of the system.
  • the impregnation device 16 is also connected to a vacuum system 0.
  • the vacuum system 40 has a control valve 42 and one or more vacuum pumps 44 connected in series.
  • Vacuum pumps 44 include, for example, rotary vane pumps, root pumps, liquid ring pumps or combinations of such pumps and, if appropriate, also combinations with a forevacuum container.
  • the vacuum generated in the impregnation device can be set automatically or manually to a preselected pressure range of, for example, 10-50 mbar and preferably 25 mbar by means of the control valve 42.
  • a pressure measuring device which records the pressure in the impregnation chamber
  • a control also not shown, which actuate the control valve depending on the recorded and the preselected pressure / range and in this way the impregnation chamber optionally connects to the vacuum pumps or separates them from them.
  • the design of the vacuum pump (s) depends on the expected leakage losses from the impregnation device.
  • the material impregnated in the impregnation device 16 is transferred to the dewatering screw 18 after the impregnation.
  • this is designed as a screw conveyor which tapers conically in the conveying direction. Along its circumference, it essentially has openings for dewatering (not shown) in the area of the plug formation, through which openings the excess impregnating agent adhering to the impregnated material can flow off during compression.
  • the impregnating agent is collected after dewatering and over a. Return line 46 with a control valve 48 and a filter 50 passed into the reservoir 32. The immediate drainage, collection and continuous recycling of excess impregnating agent further reduces the impregnating agent consumption.
  • the concentration of the impregnation solution in the storage container 32 also changes.
  • the desired concentration for example a 25% aqueous solution
  • the desired concentration is automatically measured by the measuring and control unit 33 for dosing the impregnation solution concentration Regulated addition of water or solvent and / or the impregnating substance (s) to be dissolved is restored.
  • this ensures that a predetermined amount of impregnating agent is added to a certain amount of material to be impregnated.
  • the impregnated and dewatered material ie straw in the example mentioned at the beginning, is passed on to the dryer 20 by the dewatering screw 18 - now with, a moisture content of 120-160% and a bulk density of approx. 200 kg / m 3 . It is freed from the remaining water from the impregnating agent solution by heating to a desired residual moisture content.
  • This is, for example, a drum dryer in which the material is set in motion by rotation of a drum and is thus well ventilated and at the same time transported in the direction of an outlet opening of the drum dryer. is tiert.
  • the material is transferred from the dryer 20 to a (reversible) screw conveyor 22. From this, the impregnated and dried material for the subsequent processing processes such. B. forwarded to defibration.
  • the vacuum impregnation device 16 is shown in FIG. 2 in the form of a first exemplary embodiment. It has an entry screw 52, a vacuum impregnation chamber 54 flanged onto it and a discharge screw 56 flanged onto it. Both the feed screw 52 and the discharge screw 56 are designed as stuffing screws tapering conically in the conveying direction.
  • the vacuum impregnation chamber 54 has a mixer, which will be explained in more detail with reference to FIG. 3.
  • the straw transferred from the belt weigher 14 (cf. FIG. 1) first arrives, for example, under the influence of gravity (arrow 58) on the entry screw 52. This feeds it at a previously set speed in the direction of its tapered axial end on the exit side.
  • the conveying speed is adjusted via the speed of the screw conveyor by means of a control 60 in such a way that, taking into account the quantity of material fed by the belt weigher, it is always ensured that the material forms a plug in the region of the tapered end of the screw on the outlet side.
  • Impregnating agent solution is already added to the material in the feed screw 52 via a first feed line 62 in order to improve the sealing behavior of the material in the region of the exit end of the feed screw 52 and to simultaneously pre-impregnate the material under the pressure exerted by the feed screw 52.
  • a liquid can be added to the material via a separate feed line, not shown in FIG. 2, which does not include any impregnating agent, but improves the sealing behavior of the material within the feed screw 52.
  • the outlet end of the feed screw 52 also forms an inlet opening 64 through which the material is introduced into the impregnation chamber 54.
  • the impregnation chamber designed as a continuous mixer 54 has two shafts 66, 68 provided with a plurality of (adjustable) mixing tools 70, cf. FIG. 3, which loosen the material by rotating it in opposite directions, mix it together with the impregnating agent and at the same time transport it in the direction of the discharge screw 56.
  • the impregnation chamber 54 is connected to the vacuum system 40 (see also FIG. 1) and is evacuated to a desired pressure of, for example, 25 mbar with the aid of the control valve 42 depending on the pumping capacity of the vacuum pumps 44. Due to the negative pressure, the material is degassed sufficiently to ensure a better absorption capacity for the impregnating agent added subsequently or simultaneously.
  • the design of the vacuum pump (s) depends on the expected leakage losses from the impregnation device. The leakage losses are in turn determined by (a) the cross sections of the inlet and outlet openings of the impregnation device and (b) the sealing behavior of the material.
  • Impregnation agent in the form of the impregnation solution is also introduced into the impregnation chamber 54 via a second feed line 72 during the impregnation. This is done by spraying the solution into the impregnation chamber 54 via a nozzle 74 above the continuous mixer and the material mixed therein.
  • the amount of the total impregnation solution added which is partly injected into the feed screw 52 and partly into the impregnation chamber 54, is adjusted with the metering pump 34 and the flow meter 36 (not shown here, see FIG. 1) depending on the volume flow of the entered material to be impregnated is limited.
  • the embodiment of a horizontally arranged impregnation chamber shown in FIG. 2 is preferably used for low impregnation contents.
  • the mixing time and mixing intensity in the impregnation chamber 54 can be regulated by means of a further control 76 (converter) which controls the speed of the shafts 66, 68 in connection with outlet flaps arranged at the outlet end of the impregnation chamber 54. It is possible in this way to increase the mixing intensity by the speed of the Shafts 66, 68 is set higher without shortening the mixing time in that the outlet flaps 78 remain closed for as long as desired and / or are closed as far as desired.
  • a further control 76 converter
  • the material is conveyed faster to the outlet end of the impregnation chamber 54, but remains there for a correspondingly longer time, for example in order to be subjected to a longer degassing after the impregnation.
  • the outlet flaps can also be regulated as a function of the current consumption of a drive motor (not shown) of the shafts 66, 68, for example in order to prevent a material jam. If a lower shaft speed is selected, the dwell time of the material in the impregnation chamber as a whole and in particular below the injection nozzle 74 can be extended due to a lower transport speed.
  • the injection nozzle is preferably arranged in the initial area near the inlet opening of the impregnation chamber. Depending on the impregnation process, however, it can also be arranged closer to the center of the impregnation chamber, for example in order to extend the period for degassing the material before impregnation.
  • the division of the impregnating agent solution into the part injected into the feed screw 52 and into the impregnating chamber 54 can be adjustable, for example, by flow meters and / or valves, not shown.
  • the impregnated material is transported by opening the outlet flaps 78 into the entrance area of the discharge screw 56, which is also tapered towards its outlet opening.
  • the material is in turn compressed in the discharge screw in the region of the tapered end on the outlet side, which at the same time forms an outlet opening 82 for discharging the impregnated material from the impregnation device 16, in such a way that it forms a plug which seals the outlet opening 82.
  • a control 80 ensures that this is ensured, which regulates the speed of the discharge screw 56 as a function of the volume flow of the impregnated material, which is discontinuous when the outlet flaps 78 are alternately opened and closed or partially closed.
  • the snail fulfills a double function: during the plug formation, excess impregnating agent is pressed off in the manner described above and fed into the reservoir 32 via the return line 46. By pressing off excess impregnating agent, the total amount of impregnating agent required is kept largely constant depending on the volume flow of the material.
  • the two plugs in the area of the inlet opening 64 of the impregnation chamber 54 and the outlet opening 82 of the discharge screw 56 cause the material in the entire area in between to be exposed to the vacuum generated by the vacuum system 40. It goes through a section within the vacuum (below the injection nozzle) in which the impregnating agent is applied, as well as a section in which no further impregnating agent is applied, but in which it is only mixed and / or transported to degas and in order to achieve the best possible penetration of the impregnating agent into the material.
  • the impregnated material discharged through the outlet opening 82 of the discharge screw 56 is fed to the downstream dewatering screw 18, cf. FIG. 1. If there is sufficient drainage in the discharge screw 56, a downstream, additional drainage screw 18 can also be dispensed with, so that the material is fed directly from the impregnation device 16 into a dryer 20 connected downstream.
  • the exemplary embodiment of the vacuum impregnation device 16 ' according to the invention shown in FIG. 4 also has an entry screw 52 ' and an discharge screw 56 ' which are designed as conically tapered stuffing screws.
  • the impregnation chamber 84 arranged between the two stuffing screws is designed here as a large-volume mixing screw.
  • the impregnation chamber 84 is tilted out of the horizontal in the process direction.
  • the impregnation device 16 ' differs from the impregnation device 16 according to FIG. 1 in that the entire amount of impregnation agent is introduced into the feed screw 52 ' by means of the line 62 ' and no further line is provided for the direct injection of impregnation agent into the impregnation chamber 84.
  • the mixing screw used for vacuum impregnation is equipped with two control mechanisms to achieve the desired mixing time and mixing intensity.
  • an adjusting device (indicated by arrow 86) is provided, by means of which the inclination of the impregnation chamber with respect to the horizontal can be adjusted, and on the other hand a speed control 88 is provided for setting the conveying speed of the mixing screw.
  • the impregnating agent injected via the feed screw 52 ' together with the material which has already been pre-impregnated, is introduced into the impregnating chamber through the inlet opening 64 ' and accumulates there in a lower section 98.
  • the speed of the mixing screw and the amount of impregnation agent introduced the material comes into contact with the impregnation agent over a longer mixing period.
  • This type of immersion bath impregnation is particularly suitable for higher impregnation contents.
  • the impregnated material is transferred to the outlet screw 56 ' , which on the one hand compresses the material as in the previously mentioned exemplary embodiment and at the same time squeezes out excess impregnating agent and on the other hand at the same time a plug of material in the area of the outlet opening 82 ' to discharge the material from the impregnation device 16 '.
  • the material plug in the inlet opening 64 ' and the material plug in the outlet opening 82 ' also limit the volume evacuated by means of the vacuum system 40 ' .
  • the impregnated material is transferred from the discharge screw 56 ' to a dissolving unit 90, which essentially has two needle rollers 92, 94 with which the impregnated, partially clumped material is loosened after it has been discharged, before it is - for example - if no downstream drainage screw is provided - is transferred to a dryer (see FIG. 1).
  • a similar dissolution unit can also be provided behind the inlet opening within the impregnation chamber 84 to loosen the material after it has been introduced.
  • the speeds of the feed screw, the discharge screw 52 ' , 56' and the mixing screw as well as the inclination of the impregnation chamber 84 are regulated by means of controls 60 ' , 80 ' , 86 and 88.
  • All the controls of the exemplary embodiments shown can be connected to one another and in particular also to the other controls of the impregnation system 10 (cf. FIG. 1), so that the impregnation process takes place fully automatically. It has also proven to be advantageous to provide further measuring and control circuits with which, for example, the pressure or the pressure change in the impregnation chamber 54 or 84 is monitored and the respective measured value is used to determine the speed of the feed and discharge screw as a function of the material being fed - and to change the amount of impregnating agent so that the greatest possible vacuum seal is guaranteed.
  • further embodiments of the impregnation chamber are also possible. For example, this can have a rotatable drum with adjustable or fixed blades for mixing the material and the impregnating agent. It can also have a chain conveyor or a shovel transport (Redler system).

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Vakuumimprägnieren von kleinteilligem Material in einer Imprägniervorrichtung (16, 16') mit einer evakuierbaren Imprägnierkammer (54, 84 ), einer Eintrittsöffnung (64, 64') zum Einschleusen des Materials in die Imprägnierkammer (54, 84) und einer Austrittsoffnung (82, 82') zum Ausschleusen des Materials aus der Imprägniervorrichtung (16, 16') mit den Verfahrensschritten, a) Behandeln des Materials mit einer Substanz, um so ein behandeltes Material zu erzeugen, dessen Abdichtverhalten in einer Stopfschnecke im Vergleich mit dem unbehandelten Material verbessert ist, b) Transportieren des behandelten Materials mittels einer Stopschnecke (52) zur Eintrittsöffnung (64, 64), c) Einschleusen des behandelten Materials mittels der Stopfschnecke (52) durch die Eintrittsoffnung (64, 64) in die Imprägnierkammer (54, 84), so dass das behandelte Material die Eintrittsöffnung (64, 64') während des Einschleusens abdichtet, d) Imprägnieren des Materials in der Imprägnierkammer (54, 84) mit einem Imprägniermittel bei Unterdruck, e) Transportieren des imprägnierten Materials zur Austrittsöffnung (82, 82) und, f) Ausschleusen des imprägnierten Materials durch die Austrittsoffnung (82, 82) aus der Imprägniervorrichtung (16, 16'). so dass das Material die Austrittsöffnung (82, 82) während des Ausschleusens abdichtet.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Vakuumimprägnierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vakuumimprägnieren von kleinteiligem Material. Der Begriff kleinteiliges Material um- fasst dabei z. B. pflanzliche Faser-Rohstoffe (Strohspäne, Holzschnitzel, Naturfasern), wie man sie beispielsweise zur Herstellung von Pressplatten verwendet, sowie granuläres oder fibröses Kunststoffmaterial, das z. B. als Füllmaterial bzw. Webstoff Verwendung finden kann.
msoesonαere Deim imprägnieren von Spänen oder Fasern aus natürlichen Rohstoffen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das zu imprägnierende Material im Vakuum mit einem Imprägniermittel zu vermischen. Dabei wird nämlich in den Poren des Rohstoffes befindliches Gas (Luft) während des Imprägnierens abgepumpt (Entgasung), wodurch sich die Aufnahmefähigkeit des Rohstoffes für Imprägniermittel deutlich erhöht.
Ein solches Vakuumimprägnier-Verfahren und eine entsprechenden Vorrichtung ist aus der DE 199 11 230 bekannt. Bei diesem Verfahren wird kleinteiliges Material durch eine erste evakuierbare Schleusenkammer in eine Imprägnierkammer eingeschleust und anschließend durch eine zweite evakuierbare Schleusenkammer aus der Impr gnierkammer ausgeschleust. Der Imprägnierprozess erfolgt bei diesem Verfahren also intermittierend. Die Schleusenkammern sind jeweils während des Ein bzw. Austragens des Materials - währenddessen sind die Schleusenkammern belüftet - durch Absperrelemente gegenüber der Imprägnierkammer verschlossen, und werden anschließend evakuiert. Danach werden die Absperrelemente zur Imprägnierkammer geöffnet und das Material kann in bzw. aus der Impr gnierkammer befördert werden. Die Imprägnierkammer bleibt so während des ganzen Prozesses evakuiert. Nur die volumenmäßig kleineren Schleusenkammern werden abwechselnd belüftet und evakuiert.
Die Abpumpdauer und die Größe der Schleusenkammern sind konkurrierende Faktoren, die hachteiligerweise nicht gleichzeitig beliebig reduziert werden können. Sie begrenzen dadurch die Durchsatzgeschwindigkeit der Vorrichtung. Andererseits ist die Vorrichtung vergleichsweise störungsanfällig, da die sich öffnenden und schließenden Absperrelemente empfindlich gegen Verunreinigungen beispielsweise durch das eingetragene kleinteilige Material sind. Diese Verunreinigungen können Vakuumlecks verursachen, wodurch zu der ohnehin begrenzten Durchsatzgeschwindigkeit unerwünschte Stillstandzeiten hinzukommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vakuumimprägnieren bereitzustellen, das/die eine höhere Prozesssicherheit und eine größere Effizienz gewährleistet.
Die Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht gelöst durch ein Verfahren zum Vakuumimprägnieren von kleinteiligem Material in einer Imprägniervorrichtung mit einer evakuierbaren Imprägnierkammer, einer Eintrittsöffnung zum Einschleusen des Materials in die Imprägnierkammer und einer Austrittsöffnung zum Ausschleusen des Materials aus der Imprägniervorrichtung mit den Verfahrensschritten
Behandeln des Materials mit einer Substanz, um so ein behandeltes Material zu erzeugen, dessen Abdichtverhalten in einer Stopfschnecke im Vergleich mit dem unbehandelten Material verbessert ist, Transportieren des behandelten Materials mittels einer Stopschnecke zur Eintrittsöffnung,
Einschleusen des behandelten Materials mittels der Stopfschnecke durch die Eintrittsöffnung in die Imprägnierkammer, so dass das behandelte Material die Eintrittsöffnung während des Einschleusens abdichtet,
Imprägnieren des Materials in der Imprägnierkammer mit einem Imprägniermittel bei Unterdruck,
Transportieren des imprägnierten Materials zur Austrittsöffnung und Ausschleusen des imprägnierten Materials durch die Austrittsöffnung aus der Imprägniervorrichtung , so dass das Material die Austrittsöffnung während des Ausschleusens abdichtet.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Durch die erfindungsgemäße Verfahrensgestaltung wird sichergestellt, dass die Imprägnierkammer auch während des Ein- und/oder Ausschleusens permanent gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, ohne dass vor- und nachgeschaltete Schleusenkammern intermittierend beschickt und entleert bzw. belüftet und evakuiert werden müssen. Störanfällige Absperrelemente zwischen den Schleusenkammern und der Imprägnierkammer entfallen ebenfalls.
Vorzugsweise ist die Substanz, mit der das Material (vor-)behandelt wird, um ein behandeltes Material mit verbessertem Abdichtverhalten zu erhalten, ein flüssiges Imprägniermittel (insbesondere eine Imprägnierlösung). Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist natürlich deshalb besonders vorteilhaft, weil zur Verbesserung der Abdichteigenschaften des zu imprägnierenden Materials auf eine Substanz zurückgegriffen wird, die spätestens innerhalb der Imprägnierkammer ohnehin dem Material zugesetzt werden müsste. Auf den Einsatz von Substanzen, die lediglich der Abdichtung dienen, die aber ansonsten im Imprägnierverfahren bedeutungslos sind, wird vorteilhafterweise vollständig verzichtet. Die Behandlung des Materials erfolgt dann vorzugsweise durch Zusetzen des flüssigen Imprägniermittels (der Imprägnierlösung) beim Transportieren des Materials zur Eintrittsöffnung und vorzugsweise beim Komprimieren des Materials während des Transportierens zur Eintrittsöffnung. Hierdurch wird bewirkt, dass sich eine Materialmischung mit einer höheren Dichte ergibt. Ferner bildet die Imprägnierlösung einen Dichtfilm zwischen dem Material und der Oberfläche der Mittel zum Transportieren des Materials. Beide Effekte, die ansteigende Materialdichte und der Oberflächenfilm, verbessern das Abdichtverhalten entscheidend.
Ohne die erfindungsgemäße (Vor-)Behandlung des Materials mit einer das Abdichtverhalten verbessernden Substanz (z.B. einem Imprägniermittel) lassen sich bei Einsatz einer Stopfschnecke (Eintrittsschnecke) nur sehr schwierig (wenn überhaupt) zufriedenstellende Imprägnierergebnisse erzielen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass beim Einspeisen von kleinteiligem unbehandelten Material, und zwar insbesondere beim Einspeisen von Strohspänen, Holzschnitzeln und Naturfasern, häufig Lecks auftreten, die das Vakuum in der Imprägnierkammer zusammenbrechen lassen; das un- behandelte Material dichtet mit anderen Worten gegenüber der Stopfschneckenwandung nur unzureichend ab. Überdies ist der Verschleiß in einer Stopfschnecke bei Verwendung unbehandelten Materials insbesondere dann hoch, wenn versucht wird, einen gut abdichtenden Materialpfropfen zu erzeugen. Vergleiche hierzu die Beschreibungseinleitung der DE 44 19 733 A1 , in der typische Probleme bei Verwendung einer Stopfschnecke angegeben sind.
Als ein flüssiges Imprägniermittel, das auch das Abdichtverhalten des zu imprägnierenden Materials vorteilhaft beeinflust, kann im erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise eine Salzlösung mit einer Konzentration von 25-35% und mit einer Dichte von 1 ,1 bis 1 ,2 g/cm3 verwendet werden. Eine solche Salzlösung weist eine klebrig-viskose Konsistenz auf. Die verringerte Fließfähigkeit (erhöhte Viskosität) der Imprägnierlösung einerseits und deren erhöhte Bindungswirkung („Klebrigkeit") andererseits verstärken die Pfropfenbildung des Materials zusätzlich. Dadurch ist sowohl eine Dichtigkeit des Materialpfropfens gegenüber einem Druckabfall (beim Eintritt in die Imprägnierkammer) als auch gegenüber einem Druckanstieg - jeweils in Förderrichtung betrachtet - gewährleistet. Zudem kann auf diese Weise eine verbesserte Gleitwirkung zwischen dem komprimierten Material und beispielsweise der Innenwand der Stopfschnecken erzeugt werden, wodurch der Schneckenverschleiß reduziert wird.
Schließlich wird das Material, indem ihm flüssiges Imprägniermittel (insbesondere eine Imprägnierlösung) beim Transportieren zur Eintrittsöffnung zugesetzt wird, schon vor Erreichen der Impr gnierkammer vorimprägniert. Dies geschieht,, wie oben geschildert, insbesondere beim Komprimieren in der Stopfschnecke, also unter Druck, wodurch sich die Imprägnierdauer in der Imprägnierkammer vorteilhaft verkürzt.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Material kontinuierlich durch die Eintrittsöffnung in die Imprägnierkammer eingeschleust und/oder kontinuierlich durch die Austrittsöffnung aus der Imprägniervorrichtung ausgeschleust.
Eine Vorrichtung zum Evakuieren der Imprägnierkammer, beispielsweise ein Vakuumpumpensystem, sorgt für den erforderlichen Unterdrück relativ zum Umgebungsdruck. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass die Imprägnierkammer bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens permanent evakuiert wird. Alternativ kann die Imprägnierkammer aber auch mittels eines Ventils nur bei Bedarf, z.B. bei Überschreiten eines vorbestimmten Maximaldruckwertes an eine Vorrichtung zum Evakuieren der Imprägnierkammer angeschlossen werden und ansonsten davon getrennt werden. Das Ventil wird dann vorzugsweise mit einer entsprechenden Regelung zum druckabhängigen Öffnen oder Schließen des Ventils ausgestattet.
Die Vorteile des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens und der bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zahlreich: so ist bei kontinuierlichem Materialfluss sichergestellt, dass die für die Vakuumimprägnierung wichtigen Parameter (a) Volumenstrom des zugeführten Materials, (b) Gasdruck und (c) Feuchteniveau in der Imprägnierkammer im Wesentli- chen konstant sind. Dadurch wird eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet, die einerseits eine Einsparung von Rohstoffen und Energie bewirkt und zugleich eine gleichmäßige Imprägniermittelaufnahme, eine konstante Beschickung der nachgeschalteten Bearbeitungsstufen, wie z. B. des Vortrockners und Zerfaserungsmaschine, und damit letztlich Produktfolgen mit gleichbleibenden Eigenschaften ermöglicht.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, das Material nicht nur (mittels der vorhandenen Stopschnecke) beim Transportieren zur Eintrittsöffnung, sondern auch beim Transportieren zur Austrittsöffnung (z.B. wiederum mittels einer Stopfschnecke) zu komprimieren. Die Dichte des kleinteiligen Materials kann dann nicht nur beim Ein- sondern auch beim Ausschleusen so erhöht werden, dass sich ein Pfropfen bildet, der in der Regel das Abdichtverhalten des Materials verbessert. Der Pfropfen bildet sich im wesentlichen im Bereich der größten Materialkompression (Dichtbereich) aus, wodurch zugleich die Ein- bzw. Austrittsöffnung der Imprägnierkammer bzw. der Imprägniervorrichtung definiert wird. Werden beispielsweise in Förderrichtung konisch verjüngte Stopfschnecken zum Komprimieren des Materials verwendet, so findet die Abdichtung im Bereich des in Förderrichtung befindlichen Endes der Stopfschnecke statt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung wird das Material beim Transportieren zur Austrittsöffnung komprimiert, um auch dort eine bessere Abdichtung zu erzielen. Dabei ist es vorteilhaft, überschüssige Imprägnierlösung, dass durch die Komprimierung abgepresst wird, in entsprechenden Einrichtungen aufzufangen und gegebenenfalls zur erneuten Verwendung zurückzuführen.
Die vorzugsweise als Stopfschnecken ausgebildeten Mittel zum Transportieren des Materials zur Eintrittsöffnung sowie zur Austrittsöffnung (im folgenden Eintrags- bzw. Austragsschnecke bezeichnet) weisen üblicherweise in Förderrichtung eine Verjüngung ihres Außenumfangs auf. Bei der Imprägnierung von gehacktem oder gehäckseltem Stroh beträgt das Verhältnis des eingangsseitigen Querschnitts zum ausgangsseitigen Querschnitt der Eintragsschnecke typischerweise 1 ,05:1-1 ,3:1 bei einem ein- gangsseitigen Querschnitt von beispielsweise 600 mm. Die Austragsschnecke besitzt typischerweise eine Konizität von 1 ,1 :1-1 ,4:1 bei einem eingangsseitigen Querschnitt von beispielsweise 400 mm. Die Konizitätsund Querschnittsangaben sind beispielhaft für gehacktes oder gehäcksel- tes Stroh angegeben, dem während der Kompression in der Eintragsschnecke Imprägniermittel zugesetzt wird. Sie können hiervon je nach Kompressibilität und Korngröße des zu imprägnierenden Materials jedoch auch wesentlich abweichen.
Alternativ zu einer sich konisch verjüngenden Stopfschnecke kann eine Kompression des Materials auch durch eine abnehmende Steigung der Schnecke bei gleichbleibendem Querschnitt oder durch eine Kombination aus beiden Varianten erreicht werden. Vorteilhafter ist jedoch immer eine konische Ausführung der Stopfschnecken, da der ausgangsseitige Querschnitt, an dem die Pfropfenbildung im Wesentlichen stattfindet, bei gleicher Fördermenge kleiner ist als bei einer Schnecke mit gleichbleibendem Querschnitt und somit eine geringere Querschnittsfläche abzudichten ist.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung der Eintragsschnecke und/oder der Austragsschnecke nachgeschaltete Mittel auf, mit denen das Material nach dem Einschleusen bzw. dem Ausschleusen aufgelockert wird.
Vorteilhaft ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Menge, • des vor dem Eintritt in die Imprägnierkammer und/oder des während des Imprägnierens zusätzlich eingesetzten Imprägniermittels in Abhängigkeit von der Menge des zur Eintrittsöffnung transportierten unbehandelten Materials geregelt wird, um das Abdichtverhalten des Materials und/oder dessen Imprägnierung zu beeinflussen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich zum Imprägnieren einer Vielzahl von Materialien einsetzen. Als Materialbeispiele seien genannt: 1. natürliche nachwachsende Faser-Rohstoffe, beispielsweise:
- alle Holzarten, das heißt sowohl Hart- als auch Weichhölzer;
- Bagasse (Zuckerrohr), Bambus, Baumwollstauden (Baumwolle), Jute, Sisal, Hanf, Ramie, Getreidestroh aller Art, Reisstroh, Reisscha- len, Chinaschilf, Elefantengras, Riesengras (Miscanthus), Flachs (Fasern und Schaben), Kokos, Kenaf, Alfagras, Agavenfasern etc. 2. Kunststoffe, beispielsweise:
- Viskose, Polystyrol, Vinyl-Polymerisate, Acrylnitril, Polyamide, Polyurethane, Polyester, Perlon, Nylon, Kevlar, Polyterephthalat etc.
Im Bereich der natürlich nachwachsenden Rohstoffe fallen insbesondere Partikel unter den Begriff „kleinteilig":
1. OSB (Oriented Strand Board)-Späne:
Länge bis 150 mm, Breite bis 30 mmm, Dicke bis 1 mm.
2. Hackschnitzel:
Länge bis 40 mm, Breite bis 15 mm, Dicke bis 6 mm; Schüttgewicht im Bereich 180-220 kg/m3.
3. Späne:
Abmessungen innerhalb eines weiten Bereichs variierbar; Schüttgewichte von 20-250 kg/m3.
4. Strohhäcksel:
Länge bis 60 mm, Breite bis 6 mm, Dicke entsprechend der Halmdicke.
5. Vereinzelte Fasern und Faserbündel beliebiger Länge.
Die angegebenen Abmessungen sind dabei als Beispiele zu verstehen.
Als flüssiges Imprägniermittel oder Bestandteil eines flüssigen Imprägniermittels können insbesondere folgende Materialien eingesetzt werden:
Brandschutzmittel; Fungizide, Biozide, keimtötende Mittel, Insektenschutzmittel, Termitenschutzmittel wie z.B. Polybor/Dinatriumoctaborat- Tetrahydrat oder Cashewnuss-Schalenöl/Alkenylphenol; organische und anorganische Silikate; Substanzen zum Erhöhen oder Verringern der elektrischen Leitfähigkeit; antistatische Mittel; metallisierende Mittel; Antioxidan- tien; wasserabweisende Mittel; stabilitätssteigernde Mittel; Lacke; Harze; Appreturen; Latices; härtende Öle, Wachse, Paraffine, Bitumen; Härtungs-, Puffer- und Absorbersubstanzen; geruchsverbessernde Substanzen; Ten- side. Es können flüssige oder wässrige Imprägniermittel insbesondere in folgenden Einsatzformen verwendet werden:
Echte Lösungen aus flüssigen oder festen Stoffen in einem Lösungsmittel (z.B. Wasser); Emulsionen, Dispersionen; anorganische und organische Flüssigkeiten, z. B. Öle.
Bevorzugte Brandschutz-lmprägniermittellösungen, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden können, sind in der WO 97/46635 beschrieben; sie umfassen Ammoniumsulfat, Borax und Trinatriumphosphat, die vorzugsweise in Wasser gelöst sind. Sämtliche in der WO 97/46635 definierten Imprägniermittel-Lösungen sind im Wege der Verweisung ein Bestandteil dieser Anmeldung.
Dient ein flüssiges Imprägniermittel, wie es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, als Mittel zur Verbesserung des Abdichtverhaltens des zu imprägnierenden Materials in der Stopfschnecke, so kann der Fachmann unter immerwährender Berücksichtigung der primären Aufgabe des Imprägniermittels (z.B. Brand- oder Insektenschutz oder dergleichen) die chemische Ausgestaltung des Imprägniermittel dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend variieren, um das Abdichtverhalten des zu imprägnierenden Materials in gewünschter Weise zu erhöhen.
Hinsichtlich der chemisch-physikalischen Grundlagen wird der Fachmann berücksichtigen, dass (a) durch eine geeignete Kombination nieder- und höhermolekularer Substanzen (kurzkettiger und langkettiger organischer Verbindungen), (b) durch Einsatz von Mischungen aus leicht- und schwerlöslichen Additiven (Salzen oder dergleichen), (c) durch Einstellung der Konzentration des z.B. in wässriger Lösung vorliegenden Imprägniermittels und/oder der Dichte und/oder Viskosität der entsprechenden Imprägniermittellösung und/oder (d) durch Zugabe wasserenthärtender Zusätze das Abdichtverhalten beeinflusst werden kann.
Ein zur Beeinflussung des Abdichtverhaltens eingesetztes Imprägniermittel kann z.B. (a) eine wässrige Lösung sein, die nur eine einzelne Imprägniermittelsubstanz umfasst oder (b) eine Mischung aus mindestens zwei Produkten sein wie z.B. eine Kombination aus einem niedrigviskosen und je einem hochviskosen Mittel oder (c) Viskositäts-Regulative wie z.B. Silikate (insbesondere Natriummetasilikat), Phosphate, Polybor, Acrylate, Glycole (Polyethylenglycole), Glycerin, Stärken, Fettsäuren, Fettsäureester, Fettalkohole oder dergleichen umfassen.
Wird Imprägniermittel als Mittel zur Beeinflussung des Abdichtverhaltens eingesetzt, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine Dosierung des Imprägniermittels aus einem einzelnen Vorratsbehälter möglich. Vom Vorratsbehälter aus kann dann über separate Leitungen die Imprägniermittelzubereitung (a) der Stopfschnecke (Eintragsschnecke) zugeführt werden, welche das behandelte Material zur Eintrittsöffnung transportiert, und/oder (b) in die Imprägnierkammer eingeleitet werden. Ist sowohl eine Zuleitung zur Eintragsschnecke als auch zur Imprägnierkammer vorgesehen, kann wahlweise die gesamte Menge an einzusetzendem Imprägniermittel vor der Imprägnierkammer (vorzugsweise in der Stopfschnecke) dem zu imprägnierenden Material zugesetzt werden (100% des einzusetzenden Imprägniermittels werden vor dem Eintritt in die Imprägnierkammer dem zu imprägnierenden Material zugesetzt) oder es können z.B. 50 oder' 60% der Imprägniermittelzubereitung dem zu imprägnierenden Material zur Verbesserung von dessen Abdichtverhalten in der Stopfschnecke zugesetzt werden und die verbleibenden 50 bzw. 40% der Imprägniermittelzubereitung in die Imprägnierkammer gegeben werden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass auch bei vollständiger (100%-iger) Zugabe des einzusetzenden Imprägniermittels zum zu imprägnierenden Material vor Eintritt in die Imprägnierkammer (vorzugsweise innerhalb der Stopfschnecke) über das Vakuum in der nachgeschalteten Imprägnierkammer und den damit verbundenen Luftentzug aus den Poren des zu imprägnierenden Materials eine sehr gute Penetration des Imprägniermittels in das zu imprägnierende Material (insbesondere Späne oder Fasern) erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird nicht ein einheitliches Imprägniermittel eingesetzt, sondern zwei verschiedene Additive, denen separate Zuleitungen zur Imprägnierkammer bzw. zur Eintragsschne- cke (oder einem der Eintragsschnecke vorgelagerten Bereich, den das zu imprägnierende Material passieren muss) zugeordnet sind. Vorteilhaft ist es beispielsweise, dem zu imprägnierenden Material vor dem Eintritt in die Imprägnierkammer ein erstes Additiv zuzusetzen, das eine hohe Viskosität besitzt und sich auf der Oberfläche des zu imprägnierenden Materials gleichmäßig unter Ausbildung eines haltbaren Gleitfilms verteilen kann, um so die Gleiteigenschaften des zu imprägnierenden Materials in der Eintragsschnecke zu verbessern.
Ein zweites Additiv mit im Vergleich zum ersten Additiv niedrigerer Viskosität, dem vorzugsweise Penetrationshilfen wie Tenside, Metasilikate und ähnliches zugesetzt sein werden, wird dann vorzugsweise in die Imprägnierkammer eindosiert. Die Additive können dabei jeweils selbst Imprägniermittel enthalten, dies muss aber nicht der Fall sein.
Insgesamt stehen dem Fachmann eine ganze Reihe von unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten an, mittels derer er das Abdichtverhalten des zu imprägnierenden Materials in der Eintragsschnecke verbessern kann, ohne hierbei relevante Mehrkosten zu verursachen. Bevorzugt sind dabei immer diejenigen Verfahrensgestaltungen, bei denen ein flüssiges Imprägniermittel auch zur Einstellung eines ausreichenden Abdichtverhaltens des zu imprägnierenden Materials in der Eintragsschnecke eingesetzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Imprägnierung kleinteili- ger Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen (insbesondere Stroh) anwendbar. Es ermöglicht daher den Einsatz von Stopfschnecken, die bislang für relativ trockene, nur begrenzt verdicht- und dabei transportierbare Materialien (wie z.B. Stroh) nicht geeignet erschienen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen und werden anhand der nachfolgenden Beispiele unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Imprägnieranlage mit einer erfindungsgemäßen Imprägniervorrichtung; Figur 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Imprägniervorrichtung;
Figur 3 einen Querschnitt durch eine Imprägnierkammer des Ausführungsbeispiels aus Figur 2;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Imprägniervorrichtung.
Die in Figur 1 gezeigte Imprägnieranlage 10 umfasst einen Dosierbunker 12, eine sich in Prozessrichtung daran anschließende Bandwaage 14, der wiederum eine erfindungsgemäße Vakuum-Imprägniervorrichtung 16 nachgeschaltet ist. Weiter in Prozessrichtung ist eine Entwässerungsschnecke 18 angeordnet, an die sich ein Trockner 20 und dahinter eine Reversierschnecke 22 anschließt.
Zu imprägnierendes kleinteiliges Material, beispielsweise trockenes Stroh mit einer Feuchte von 20-25% und einem Schüttgewicht von ca. 45 kg/m3, wird von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter oder direkt aus einem nicht dargestellten Häcksler oder Hacker auf den Dosierbunker 12 aufgegeben (symbolisiert durch einen Pfeil 24). Der Dosierbunker 12 übergibt das Material mittels eines Förderbandes 26 an die Bandwaage 14, von der aus das Material der Vakuumimprägniervorrichtung 16 zugeführt wird. Auf der Bandwaage 14 wird das Gewicht des aufgegebenen Materials gemessen. Anhand des festgestellten Gewichts kann die Fördergeschwindigkeit des Förderbandes 26 und/oder der Bandwaage 14 mittels einer Regelung 28 verändert werden, so dass der von der Bandwaage an die Vakuum- Imprägniervorrichtung 16 übergebene Volumenstrom im Wesentlichen einen konstanten vorbestimmten Wert beibehält. Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass anstelle der Wägung auch eine Volumenmessung möglich ist.
Zur Funktionsweise der Imprägniervorrichtung und insbesondere zum Aspekt der Verbesserung des Abdichtverhaltens durch (Vor-)Behandlung des zu imprägnierenden Materials wird unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 4 gesondert Stellung genommen.
Die Vakuum-Imprägniervorrichtung 16 ist an eine Imprägniermittel- " Zugabevorrichtung angeschlossen. Diese besteht im Wesentlichen aus einem Imprägnierlösungsvorratsbehälter 32, einer Mess- und Regeleinheit 33 zum Messen und Dosieren der Imprägnierlösungskonzentration, einer regelbaren Dosierpumpe 34 sowie einem Durchflussmesser 36. Die Dosierpumpe 34 sowie der Durchflussmesser 36 sind mit der Regelung 28 (SPS-Steuerung) verbunden und können in Abhängigkeit von dem damit ebenfalls geregelten Volumen- oder Massenstrom des von der Bandwaage 14 übergebenen (Trocken)-Materials (Atro-Material) auf eine vorbestimmte Durchflussmenge von beispielsweise 35 Gew.-% oder 35 VoI.-% eingestellt werden. Die Durchflussmenge kann hinsichtlich des Volumens oder auch des Gewichts der Imprägniermittellösung, d.h. in Abhängigkeit von der Dichte und somit der Konzentration der Lösung, geregelt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass immer die gerade benötigte Menge an Imprägnierlösung bzw. Imprägniermittel zum Imprägnieren bereitsteht, wodurch sich der Imprägniermittelverbrauch der Anlage reduzieren lässt.
Die Imprägniervorrichtung 16 ist ferner an ein Vakuumsystem 0 angeschlossen. Das Vakuumsystem 40 weist ein Regelventil 42 und eine oder mehrerer hintereinander geschaltete Vakuumpumpen 44 auf. Als Vakuumpumpen 44 kommen beispielsweise Drehschieberpumpen, Rootspumpen, Flüssigkeitsringpumpen oder Kombinationen solcher Pumpen und gegebenenfalls auch Kombinationen mit einem Vorvakuumbehälter in Betracht. Das in der Imprägniervorrichtung erzeugte Vakuum kann mittels des Regelventils 42 automatisch oder manuell auf einen vorgewählten Druckbereich von beispielsweise 10-50 mbar und vorzugsweise 25 mbar eingestellt werden. Dazu werden (a) ein nicht dargestelltes Druckmessgerät, das den Druck in der Imprägnierkammer aufnimmt, und (b) eine ebenfalls nicht dargestellte Regelung benötigt, die abhängig von dem aufgenommenen und dem vorgewählten Druck/-bereich das Regelventil betätigt und auf diese Weise die Imprägnierkammer wahlweise mit den Vakuumpumpen verbindet oder sie von diesen trennt. Die Auslegung der Vakuumpumpe(n) hängt von den zu erwartenden Leckverlusten der Imprägniervorrichtung ab.
Das in der Imprägniervorrichtung 16 imprägnierte Material wird nach dem Imprägnieren an die Entwässerungsschnecke 18 übergeben. Diese ist vorliegend als in Förderrichtung konisch verjüngte Förderschnecke ausgebildet. Sie weist- entlang ihres Umfangs im Wesentlichen im Bereich der Pfropfenbildung Öffnungen zum Entwässern auf (nicht dargestellt), durch die das an dem imprägnierten Material haftende überschüssige Imprägniermittel beim Komprimieren abfließen kann. Das Imprägniermittel wird nach dem Entwässern aufgefangen und über eine. Rückführungsleitung.46 mit einem Regelventil 48 und einem Filter 50 in den Vorratsbehälter 32 geleitet. Durch das sofortige Entwässern, Auffangen und das kontinuierliche Rückführen überschüssigen Imprägniermittels wird der Imprägniermittelverbrauch nochmals reduziert.
Abhängig von der Menge und der Konzentration der rückgeführten Imprägnierlösung ändert sich auch die Konzentration der Imprägnierlösung in dem Vorratsbehälter 32. Die gewünschte Konzentration (einer beispielsweise 25%-igen wässrigen Lösung) wird mittels der Mess- und Regeleinheit 33 zum Dosieren der Imprägnierlösungskonzentration durch eine automatisch geregelte Zugabe von Wasser bzw. Lösungsmittel und/oder der zu lösenden imprägniermittel-Substanz(en) wiederhergestellt. Insgesamt wird so sichergestellt, dass einer bestimmten Menge zu imprägnierenden Materials eine vorbestimmte Menge an Imprägniermittel zugegeben wird.
Das imprägnierte und entwässerte Material, in dem eingangs genannten Beispiel also Stroh, wird von der Entwässerungsschnecke 18 - jetzt mit, einer Feuchte von 120-160% und einem Schüttgewicht von ca. 200 kg/m3 - an den Trockner 20 weitergegeben. Darin wird es durch Erwärmen bis auf einen erwünschten Restfeuchtegehalt von dem restlichen Wasser aus der Imprägniermittellösung befreit. Es handelt sich hierbei beispielsweise um einen Trommeltrockner, bei dem das Material durch eine Rotation einer Trommel in Bewegung versetzt und auf diese Weise gut durchlüftet und zugleich in Richtung einer Austrittsöffnung des Trommeltrockners transpor- tiert wird. Von dem Trockner 20 wird das Material an eine (reversierbare) Transportschnecke 22 übergeben. Von dieser wird das imprägnierte und getrocknete Material zu den sich anschließenden Bearbeitungsprozessen wie z. B. zur Zerfaserung weitergeleitet.
Die Vakuumimprägniervorrichtung 16 ist in Figur 2 in Form eines ersten Ausführungsbeispiels gezeigt. Sie weist eine Eintragsschnecke 52, eine daran angeflanschte Vakuumimprägnierkammer 54 und eine wiederum hieran angeflanschte Austragsschnecke 56 auf. Sowohl die Eintragsschnecke 52 als auch die Austragsschnecke 56 sind als in Förderrichtung konisch verjüngte Stopfschnecken ausgebildet. Die Vakuumimprägnierkammer 54 weist einen Mischer auf, der unter Bezugnahme auf Figur 3 noch näher erläutert wird. Das von der Bandwaage 14 übergebene Stroh (vgl. Fig. 1) gelangt zunächst beispielsweise unter Einfluss der Schwerkraft (Pfeil 58) eingangsseitig in die Eintragsschnecke 52. Diese befördert es mit einer zuvor eingestellten Geschwindigkeit in Richtung ihres ausgangsseitig verjüngten, axialen Endes. Die Fördergeschwindigkeit wird über die Drehzahl der Förderschnecke mittels einer Regelung 60 so eingestellt, dass unter Berücksichtigung der von der Bandwaage aufgegebenen Materialmenge immer gewährleistet ist, dass das Material im Bereich des verjüngten ausgangsseitigen Endes der Schnecke einen Pfropfen bildet.
Dem Material wird bereits in der Eintragsschnecke 52 Imprägniermittellösung über eine erste Zuleitung 62 zugesetzt, um das Abdichtverhalten des Materials im Bereich des ausgangsseitigen Endes der Eintragsschnecke 52 zu verbessern und um das Material gleichzeitig unter dem von der Eintragsschnecke 52 ausgeübten Druck vorzuimprägnieren. Zusätzlich oder alternativ kann dem Material über eine separate in Figur 2 nicht dargestellte Zuleitung eine Flüssigkeit zugesetzt werden, die kein Imprägniermittel um- fasst, aber das Abdichtverhalten des Materials innerhalb der Eintragsschnecke 52 verbessert.
Das ausgangsseitige Ende der Eintragsschnecke 52 bildet zugleich eine Eintrittsöffnung 64, durch die das Material in die Imprägnierkammer 54 eingeschleust wird. Die als Durchlaufmischer konzipierte Imprägnierkammer 54 weist zwei mit einer Vielzahl von (verstellbaren) Mischwerkzeugen 70 versehene Wellen 66, 68 auf, vgl. Figur 3, die das Material gegenläufig rotierend auflockern, zusammen mit dem Imprägniermittel durchmischen und gleichzeitig in Richtung der Austragsschnecke 56 transportieren.
Die Imprägnierkammer 54 ist an das Vakuumsystem 40 angeschlossen (vgl. auch Fig. 1) und wird mit Hilfe des Regelventils 42 in Abhängigkeit von der Pumpleistung der Vakuumpumpen 44 bis auf einen gewünschten Druck von beispielsweise 25 mbar evakuiert. Durch den Unterdruck wird das eingetragene Material ausreichend entgast, um eine bessere Aufnahmefähigkeit für das anschließend oder gleichzeitig zugesetzte Imprägniermittel zu gewährleisten. Die Auslegung der Vakuumpumpe(n) hängt dabei von den zu erwartenden Leckverlusten der Imprägniervorrichtung ab. Die Leckverluste werden ihrerseits durch (a) die Querschnitte der Eintritts- und der Austrittsöffnung der Imprägniervorrichtung sowie (b) das Abdichtverhalten des Materials bestimmt.
Imprägniermittel wird in Form der Imprägnierlösung über eine zweite Zuleitung 72 während des Imprägnierens auch in die Imprägnierkammer 54 eingebracht. Dies geschieht, indem die Lösung mittels einer Düse 74 über dem Durchlaufmischer und dem darin durchmischten Material in die Imprägnierkammer 54 eingesprüht wird. Die Menge der insgesamt zugesetzten Imprägnierlösung, die zum Teil in die Eintragsschnecke 52 und zum Teil in die Imprägnierkammer 54 injiziert wird, wird mit dem Dosierpumpe 34 und dem Durchflussmesser 36 (hier nicht gezeigt, vgl. hierzu Fig. 1) auf das in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des eingetragenen zu imprägnierenden Materials benötigte Maß beschränkt. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform einer horizontal angeordneten Imprägnierkammer wird bevorzugt für geringe Imprägniergehalte verwendet.
Die Mischzeit und Mischintensität in der Imprägnierkammer 54 kann mittels einer weiteren Regelung 76 (Umrichter) geregelt werden, die die Drehzahl der Wellen 66, 68 in Verbindung mit am austrittsseitigen Ende der Imprägnierkammer 54 angeordneten Austrittsklappen steuert. Es ist auf diese Weise möglich, die Mischintensität zu erhöhen, indem die Drehzahl der Wellen 66, 68 höher eingestellt wird, ohne die Mischzeit zu verkürzen, indem die Austrittsklappen 78 so lange wie gewünscht geschlossen bleiben und/oder so weit wie gewünscht geschlossen werden. So wird das Material einerseits schneller zum ausgangsseitigen Ende der Imprägnierkammer 54 befördert, verweilt dort aber eine entsprechend längere Zeit, um beispielsweise einer längeren Entgasung nach dem Imprägnieren unterzogen zu sein. Die Regelung der Austrittsklappen kann ferner in Abhängigkeit von der Stromaufnahme eines (nicht dargestellten) Antriebsmotors der Wellen 66, 68 erfolgen, um beispielsweise einen Materialstau zu verhindern. Wird eine geringere Wellendrehzahl gewählt, kann die Verweilzeit des Materials in der Imprägnierkammer insgesamt und insbesondere unterhalb der Einspritzdüse 74 aufgrund einer geringeren Transportgeschwindigkeit verlängert werden.
Die Einspritzdüse wird vorzugsweise im Anfangsbereich nahe der Eintrittsöffnung der Imprägnierkammer angeordnet. Sie kann je nach Imprägniervorgang aber auch näher zur Mitte der Imprägnierkammer hin angeordnet sein, um beispielsweise den Zeitraum zum Entgasen des Materials vor dem Imprägnieren zu verlängern.
Die Aufteilung der Imprägniermittellösung auf den in die Eintragsschnecke 52 und den in die Imprägnierkammer 54 injizierten Teil kann beispielsweise durch nicht dargestellte Durchflussmesserund/oder Ventile einstellbar sein.
Das imprägnierte Material wird durch Öffnen der Austrittsklappen 78 in den Eingangsbereich der ebenfalls zu ihrer Austrittsöffnung hin verjüngten Austragsschnecke 56 transportiert. Das Material wird in der Austragsschnecke wiederum im Bereich des verjüngten ausgangsseitigen Endes, das zugleich eine Austrittsöffnung 82. zum Ausschleusen des imprägnierten Materials aus der Imprägniervorrichtung 16 bildet, derart komprimiert, dass es einen Pfropfen bildet, der die Austrittsöffnung 82 abdichtet. Dass dies gewährleistet ist, stellt eine Regelung 80 sicher, die die Drehzahl der Austragsschnecke 56 in Abhängigkeit von dem - bei abwechselnd geöffneten und geschlossenen oder teilweise geschlossenen Austrittsklappen 78 diskontinuierlichen - Volumenstrom des imprägnierten Materials regelt. Die Schnecke erfüllt dabei eine Doppelfunktion: während der Pfropfenbildung wird nämlich überschüssiges Imprägniermittel in der oben geschilderten Weise ab- gepresst und über die Rückführungsleitung 46 in den Vorratsbehälter 32 eingespeist. Durch das Abpressen überschüssigen Imprägniermittels wird der insgesamt benötigte Imprägniermittelanteil in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des Materials weitgehend konstant gehalten.
Die beiden Pfropfen im Bereich der Eintrittsöffnung 64 der Impr gnierkammer 54 und der Austrittsöffnung 82 der Austragsschnecke 56 bewirken, dass das Material in dem gesamten Bereich dazwischen dem mittels des Vakuumsystems 40 erzeugten Vakuum ausgesetzt ist. Dabei durchläuft es innerhalb des Vakuums sowohl einen Abschnitt (unterhalb der Einspritzdüse), in dem das Imprägniermittel aufgebracht wird, als auch einen Abschnitt, in dem kein weiteres Imprägniermittel aufgebracht wird, sondern in dem es nur noch durchmischt und/oder transportiert wird, um zu entgasen und um insgesamt eine bestmögliche Penetration des Imprägniermittels in das Material zu erreichen.
Das durch die Austrittsöffnung 82 der Austragsschnecke 56 ausgeschleuste, imprägnierte Material wird der nachgeschalteten Entwässerungsschnecke 18 zugeführt, vgl. Figur 1. Bei ausreichender Entwässerung in der Austragsschnecke 56 kann jedoch auch auf eine nachgeschaltete, zusätzliche Entwässerungsschnecke 18 verzichtet werden, so dass das Material direkt aus der Imprägniervorrichtung 16 in einen nachgeschälteten Trockner 20 eingegeben werden.
Das in Figur 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vakuum-Imprägniervorrichtung 16' weist ebenfalls eine Eintragsschnecke 52' und eine Austragsschnecke 56' auf, die als konisch verjüngte Stopfschnecken ausgebildet sind. Anders als in dem zuvor gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zwischen den beiden Stopfschnecken angeordnete Imprägnierkammer 84 hier jedoch als eine großvolumige Mischschnecke ausgebildet. Die Imprägnierkammer 84 ist aus der Horizontalen in Prozessrichtung ansteigend herausgekippt. Ferner unterscheidet sich die Imprägniervorrichtung 16' von der Imprägniervorrichtung 16 gemäß Fig. 1 dadurch, dass die gesamte Imprägniermittelmenge mittels der Leitung 62' in die Eintragsschnecke 52'eingebracht wird und keine weitere Leitung zum direkten Ein- düsen von Imprägniermittel in die Imprägnierkammer 84 vorgesehen ist.
Die zur Vakuumimprägnierung eingesetzte Mischschnecke ist mit zwei Regelmechanismen ausgestattet, um die gewünschte Mischdauer und Mischintensität zu erreichen. Zum einen ist eine VerStelleinrichtung (durch Pfeil 86 angedeutet) vorgesehen, mittels der die Neigung der Impr gnierkammer gegenüber der Horizontalen verstellbar ist, und zum anderen ist eine Drehzahlregelung 88 zur Einstellung der Fördergeschwindigkeit der Mischschnecke vorgesehen.
Das über die Eintragsschnecke 52' injizierte Imprägniermittel wird zusammen mit dem nunmehr bereits vorimprägnierten Material durch die Eintrittsöffnung 64' in die Imprägnierkammer eingeschleust und sammelt sich dort in einem unteren Abschnitt 98 an. Je nach Neigung der Imprägnierkammer 84, Drehzahl der Mischschnecke und eingeschleuster Imprägniermittelmenge kommt das Material über eine längere Mischdauer mit dem Imprägniermittel in Berührung. Diese Art der Tauchbad-Imprägnierung ist insbesondere für höhere Imprägniergehalte geeignet.
In Förderrichtung am Ende der Mischschnecke der Imprägnierkammer 84 wird das imprägnierte Material an die Austrittsschnecke 56' übergeben, die das Material wie in dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel einerseits komprimiert und dabei überschüssiges Imprägniermittel abpresst und die andererseits zugleich einen Materialpfropfen im Bereich der Austrittsöff- nung 82' zum Ausschleusen des Materials aus der Imprägniervorrichtung 16' bildet. Der Materialpfropfen in der Eintrittsöffnung 64' sowie der Materialpfropfen in der Austrittsöffnung 82' begrenzen auch hier das mittels des Vakuumsystems 40' evakuierte Volumen.
Das imprägnierte Material wird von der Austragsschnecke 56' an eine Auflösungseinheit 90 übergeben, die im Wesentlichen zwei Nadelwalzen 92, 94 aufweist, mit denen das imprägnierte, teilweise verklumpte Material nach dem Ausschleusen aufgelockert wird, bevor es beispielsweise - so- fern keine nachgeschaltete Entwässerungsschnecke vorgesehen ist - an einen Trockner (vgl. Fig. 1) übergeben wird. Eine ähnliche Auflösungseinheit kann auch hinter der Eintrittsöffnung innerhalb der Imprägnierkammer 84 zum Auflockern des Materials nach dem Einschleusen vorgesehen werden.
Die Drehzahlen der Eintrags-, der Austragsschnecke 52', 56' und der Mischschnecke sowie die Neigung der Imprägnierkammer 84 werden mittels Regelungen 60', 80', 86 und 88 geregelt.
Alle Regelungen der gezeigten Ausführungsbeispiele können über eine Recheneinheit miteinander und insbesondere auch mit den übrigen Regelungen der Imprägnieranlage 10 (vgl. Fig. 1) verbunden sein, so dass der Imprägnierprozess vollautomatisch abläuft. Es erweist sich ferner als vorteilhaft, weitere Mess- und Regelkreise vorzusehen, mit denen beispielsweise der Druck oder die Druckänderung in Imprägnierkammer 54 bzw. 84 überwacht und der jeweilige Messwert dazu verwendet wird, die Drehzahl der Eintrags- und Austragschnecke in Abhängigkeit von der aufgegebenen Material- und Imprägniermittelmenge so zu verändern, dass eine größtmögliche Vakuumabdichtung gewährleistet ist. Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen sind noch weitere Ausführungsformen der Imprägnierkammer möglich. Beispielsweise kann diese eine drehbare Trommel mit verstellbaren oder festen Schaufeln zum Durchmischen des Materials und des Imprägniermittels aufweisen. Sie kann ferner auch einen Kettenförderer oder einen Schaufeltransport (Redler-System) aufweisen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Vakuumimprägnieren von kleinteiligem Material in einer Imprägniervorrichtung (16, 16') mit einer evakuierbaren Imprägnierkammer (54, 84), einer Eintrittsöffnung (64, 64') zum Einschleusen des< Materials in die Imprägnierkammer (54, 84) und einer Austrittsöffnung (82, 82') zum Ausschleusen des Materials aus der Imprägniervorrichtung (16, 16') mit den Verfahrensschritten
Behandeln des Materials mit einer Substanz, um so ein behandeltes Material zu erzeugen, dessen Abdichtverhalten in einer Stopfschnecke im Vergleich mit dem unbehandelten Material verbessert ist, Transportieren des behandelten Materials mittels einer Stopschnecke (52) zur Eintrittsöffnung (64, 64'),
Einschleusen des behandelten Materials mittels der Stopfschnecke (52) durch die Eintrittsöffnung (64, 64') in die Imprägnierkammer (54, 84), so dass das behandelte Material die Eintrittsöffnung (64, 64') während des Einschleusens abdichtet,
Imprägnieren des Materials in der Imprägnierkammer (54, 84) mit einem Imprägniermittel bei Unterdruck,
Transportieren des imprägnierten Materials zur Austrittsöffnung (82, 82') und
Ausschleusen des imprägnierten Materials durch die Austrittsöffnung (82, 82') aus der Imprägniervorrichtung (16, 16'), so dass das Material die Austrittsöffnung (82, 82') während des Ausschleusens abdichtet.
2. Imprägnierverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz, mit der das Material behandelt wird, um ein behandeltes Material zu erzeugen, dessen Abdichtverhalten in einer Stopfschnecke im Vergleich mit dem unbehandelten Material verbessert ist, ein flüssiges Imprägniermittel ist.
3. Imprägnierverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material kontinuierlich durch die Eintrittsöffnung (64, 64') in die Imprägnierkammer (54, 84) eingeschleust und/oder kontinuierlich durch die Austrittsöffnung (82, 82') aus der Imprägniervorrichtung (16, 16') ausgeschleust wird.
4. Imprägnierverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material beim Transportieren zur Aus- trittsöffnung (82, 82') komprimiert wird.
5. Imprägnierverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material beim Transportieren zur Austrittsöffnung (82, 82') komprimiert und dabei überschüssiges Imprägniermittel aufgefangen wird.
6. Imprägnierverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material nach dem Einschleusen und/oder Ausschleusen aufgelockert wird.
7. Imprägnierverfahren nach einem vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des zur Eintrittsöffnung (64, 64') und Austrittsöffnung (82, 82') transportierten Materials geregelt wird, um das Abdichtverhalten des Materials zu beeinflussen.
8. Imprägnierverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Imprägnierens zusätzliches Imprägniermittel in die Imprägnierkammer (54, 84) eingebracht wird.
9. mprägnierverfahren nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des vor dem Eintritt in die Imprägnierkammer (54, 84) und/oder des während des Imprägnierens zusätzlich eingesetzten Imprägniermittels in Abhängigkeit von der Menge des zur Eintrittsöffnung (64, 64') transportierten unbehandelten Materials geregelt wird, um das Abdichtverhalten des Materials und/oder dessen Imprägnierung zu beeinflussen.
10. Imprägnierverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierkammer (54, 84) permanent evakuiert wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.
13. Vorrichtung zum Vakuumimprägnieren von kleinteiligem Material mit einer evakuierbaren Imprägnierkammer (54, 84), einer Eintrittsöffnung (64, 64') zum Einschleusen des Materials in die Imprägnierkammer (54, 84) und einer Austrittsöffnung (82, 82') zum Ausschleusen des Materials aus der Imprägniervorrichtung (16, 16'), mit einer Stopfschnecke (52, 52') zum Transportieren des Materials zur Eintrittsöffnung (64, 64'), mit einer der Stopfschnecke zugeordneten oder vorgeschalteten Einrichtung (62, 62') zum Behandeln des kleinteiligen Materials mit einer Substanz, um so ein behandeltes Material zu erzeugen, dessen Abdichtverhalten in der Stopfschnecke (52, 52') im Vergleich mit dem unbehandelten Material verbessert ist, mit Mitteln zum Transportieren imprägnierten Materials zur Austrittsöff- nung (82, 82') und mit einer Vorrichtung (40, 40') zum Evakuieren der Imprägnierkammer (54, 84).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Stopfschnecke (52, 52') und die Mittel zum Transportieren des imprägnierten Materials zur Aus- trittsöffnung (82, 82') derart ausgebildet sind, dass das Material beim Einschleusen in die Imprägnierkammer (54, 84) die Eintrittsöffnung (64, 64') und beim Ausschleusen aus der Imprägniervorrichtung (16, 16') die Aus- trittsöffnung (82, 82') zumindest im wesentlichen druckdicht abdichtet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Transportieren des imprägnierten Materials zur Austrittsöffnung (82, 82') dazu ausgebildet sind, das Material zu komprimieren.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Transportieren des imprägnierten Materials zur Austrittsöffnung (82, 82') eine Stopfschnecke (56) beinhalten.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Regelung (60, 60', 80, 80') zum Regeln der Drehzahl einer oder mehrerer der vorhandenen Stopfschnecken (52, 52', 56, 56') aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche13-17, dadurch gekennzeichnet, dass die der Stopfschnecke zugeordnete oder vorgeschaltete Einrichtung (62, 62') zum Behandeln des kleinteiligen Materials dazu eingerichtet ist, dem Material ein flüssiges Imprägniermittel und/oder ein flüssiges, das Abdichtverhalten des kleinteiligen Materials erhöhendes Mittel zuzusetzen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Bereich der Stopfschnecke (56, 56') zum Transportieren des Materials zur Austrittsöffnung (Austragsschnecke) eine Einrichtung (46, 46') zum Auffangen und Rückführen von überschüssigem Imprägniermittel aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung der Eintragsschnecke (52, 52') und/oder der Austragsschnecke (56, 56') nachgeschaltete Mittel (90) zum Auflockern des Materials nach dem Einschleusen bzw. Ausschleusen aufweist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel (62, 62', 72) zur Zugabe von Imprägniermittel in die Imprägnierkammer (54, 84) aufweist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Regelung (28, 34, 36) zum Regeln der Imprägniermittelzugabe insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl der Stopfschnecken (52, 52', 56, 56') aufweist.
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