DE19911230A1

DE19911230A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Imprägnierung von kleinteiligem Material

Info

Publication number: DE19911230A1
Application number: DE19911230A
Authority: DE
Inventors: Katharina Koterewa; Herbert Georg Nopper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1999-03-14
Publication date: 1999-09-16

Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Imprägnieren von kleinteiligem Material, also zum Beispiel von pflanzlichen Faser-Rohstoffen, wie man sie zur Herstellung von Preßplatten verwendet sowie von granulärem oder fibrösem Kunststoffmaterial, das z. B. als Füllmaterial bzw. Webstoff Verwendung finden kann. DOLLAR A Die Vorrichtung umfaßt eine luftdicht abschließbare Imprägnierkammer, eine erste luftdicht abschließbare Schleusenkammer zum Einschleusen des kleinteiligen Materials in die Imprägnierkammer sowie eine zweite luftdicht abschließende Schleusenkammer zum Ausschleusen des kleinteiligen Materials aus der Imprägnierkammer. Außerdem sind Absperrelemente vorgesehen, um wahlweise die Imprägnierkammer von der ersten und/oder der zweiten Schleusenkammer abzutrennen oder mit der ersten und/oder zweiten Schleusenkammer zu verbinden, und es sind Mittel vorgesehen, um die Schleusenkammer und die Imprägnierkammer gleichzeitig oder unabhängig voneinander zu evakuieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Imprägnieren von kleinteiligem Material. Der Begriff "kleinteiliges Material" umfaßt dabei z. B. pflanzliche Faser-Rohstoffe (Strohspäne Holzschnitzel, Naturfaserbündel) wie man sie zur Herstellung von Preß platten verwendet sowie granuläres oder fibröses Kunststoffmaterial, das z. B. als Füllmaterial bzw. Webstoff Verwendung finden kann.

Es ist allgemein bekannt, daß man poröse Körper im Vakuum mit Im prägniermitteln behandeln kann, um diesen Körpern besondere Eigenschaften zu verleihen. Üblicherweise werden die Imprägniermittel dabei im flüssigen bzw. verflüssigten Zustand eingesetzt. Die flüssigen oder verflüssigten Imprägniermittel können nach erfolgter Imprägnierbehandlung durch Oxida tion, Polymerisation, Verdampfung der Lösungsmittel oder Erstarren (bei ge schmolzenen Imprägniermitteln) verfestigt werden. Es ist möglich, die Imprägniermittel vor Durchführung des Imprägniervorganges einer separaten Entgasung bzw. Entfeuchtung zu unterziehen.

Aus der DE 41 12 643 C2 ist ein Verfahren zur Holzimprägnierung bekannt, bei dem die eigentliche Imprägnierung bei einem erhöhtem Im prägnierdruck stattfindet und später, nach dem Ablassen des Imprägnier mittels überschüssiges Imprägniermittel durch Erzeugung eines Unterdrucks im Imprägnierkessel aus dem Holz abgesaugt wird. Die DE 41 12 643 C2 betrifft jedoch kein kleinteiliges Holzmaterial wie beispielsweise Späne, sondern größere Massivholzteile wie beispielsweise Kiefern- und Buchen schwellen. Im übrigen wird das Holz vor dem Einpressen des Imprägnier mittels nicht entgast (entlüftet), d. h. die Aufnahmefähigkeit des Holzes für Imprägniermittel wurde nicht erhöht.

Aus der DE 39 43 697 C2 sind ein Verfahren und eine Anlage zum Träufel-Imprägnieren von elektrischen Bauteilen bekannt, wobei das Im prägnieren in einem luftdicht verschlossenen Behälter bei Unterdruck erfolgt. Die DE 39 43 697 C2 betrifft jedoch keine kleinteiligen elek trischen Bauteile, sondern vergleichsweise große Bauteile wie Rotoren und Statoren elektrischer Maschinen sowie Transformatoren.

Aus der WO 97/46635 ist ein Verfahren zum Imprägnieren von Spänen oder Fasern, die aus Holz oder Bestandteilen von Einjahrespflanzen gewonnen werden, mit einer Lösung eines Brandschutzmittels bekannt. Die Imprägnie rung findet dabei in einem Tauchbad oder durch Eindüsen des Brandschutz mittels in einem Durchlaufmischer oder einer Mischschnecke statt, also bei Normaldruck.

Es sind bisher keine Verfahren oder Anlagen zum Imprägnieren von kleinstückigem Material bekannt, bei denen simultan eine Vielzahl zu imprägnierender Materialpartikel im Vakuum (d. h. bei gegenüber dem Atmo sphärendruck reduziertem Druck) mit einem Imprägniermittel behandelt werden.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vakuum- Imprägniervorrichtung für kleinstückiges Material anzugeben, die es er möglicht, große Mengen des kleinstückigen Materials simultan und kosten günstig bei einem geringen apparativen Aufwand zu imprägnieren. Insbesonde re sollte die Vorrichtung geeignet sein, ein zerfaserbares oder zerfasertes pflanzliches Basismaterial (wie gehäckseltes Stroh oder Holzspäne) mit einem Imprägniermittel wie z. B. einer Brandschutz-Salzlösung zu imprägnie ren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Imprägnieren von kleinteiligem Material, umfassend

- eine luftdicht abschließbare Imprägnierkammer,
- eine erste luftdicht abschließbare Schleusenkammer (Einschleuskammer) zum Einschleusen des kleinteiligen Materials in die Imprägnierkammer sowie
- eine zweite luftdicht abschließbare Schleusenkammer (Ausschleuskam mer) zum Ausschleusen des kleinteiligen Materials aus der Imprägnier kammer,
- wobei Absperrelemente vorgesehen sind, um wahlweise die Imprägnier kammer von der ersten und/oder der zweiten Schleusenkammer abzutren nen oder mit der ersten und/oder der zweiten Schleusenkammer zu verbinden und
- wobei Mittel vorgesehen sind, um die Schleusenkammern und die Im prägnierkammer gleichzeitig oder unabhängig voneinander zu evakuie ren.

Zudem ist regelmäßig ein Behälter für Imprägniermittel vorgesehen, aus dem über entsprechende Zuführmittel das Imprägniermittel in die erfin dungsgemäße Vorrichtung (vorzugsweise in die Imprägnierkammer) eingeleitet werden kann. Der Imprägniermittelbehälter ist vorteilhafterweise ebenso wie die Schleusenkammern und die Imprägnierkammer evakuierbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet eine Reihe von Vorteilen.

Durch das Vorhandensein von (zumindest) drei evakuierbaren Kammern ist es beispielsweise möglich, simultan (a) In der ersten Schleusenkammer (Ein schleuskammer) eine Charge kleinteiligen Materials zu entgasen, (b) In der Imprägnierkammer eine oder mehrere weitere Chargen zuvor entgasten Materi als im Vakuum zu imprägnieren und (c) in der zweiten Schleusenkammer (Ausschleuskammer) eine Nachbehandlung einer Charge imprägnierten Materials vorzunehmen, z. B. die Entfernung überschüssigen Imprägniermittels. Dies ermöglicht eine kurze Gesamtdauer der Imprägnierung im Rahmen einer Fließfertigung. In der Imprägnierkammer kann der dort eingestellte Be triebs-Unterdruck praktisch kontinuierlich aufrechterhalten werden, es ist also im Rahmen einer Fließfertigung vorteilhafterweise keine wiederholte, zeitaufwendige Neu-Evakuierung der Imprägnierkammer erforderlich. Lediglich die Schleusenkammern müssen dem Produktionstakt entsprechend evakuiert und belüftet werden.

Zur Evakuierung der Imprägnierkammer und der Schleusenkammern können beispielsweise handelsübliche Drehschieberpumpen, Rootspumpen, Flüssig keitsringpumpen, Kombinationen solcher Pumpen oder Kombinationen solcher Pumpen mit einem Vakuumvorhaltebehälter verwendet werden.

In einen beispielhaften Taktbetrieb wird in einem ersten Taktschritt die Einschleuskammer belüftet, und es wird in sie eine Charge zu imprägnie renden Materials eingefüllt, die Einschleuskammer wird dann in einem zweiten Schritt luftdicht abgeschlossen und bis zu einem vorgegebenen Un terdruck evakuiert. Hierbei wird das zu imprägnierende kleinteilige Material entgast. Anschließend wird ein zwischen Einschleuskammer und Imprägnierkammer vorgesehenes Absperrelement, z. B. ein Absperrschieber geöffnet und das zu imprägnierende Material in die dauerhaft evakuierte Imprägnierkammer eingebracht, im einfachsten Fall fällt es unter Wirkung der Schwerkraft aus der Einschleuskammer In die (darunter angeordnete) Im prägnierkammer (dritter Schritt). Nachdem das Material in die Imprägnier kammer eingebracht ist, wird die Einschleuskammer mittels des Absperrele mentes wieder von der Imprägnierkammer getrennt (vierter Schritt). Das zu imprägnierende Material wird in der Imprägnierkammer mit Imprägniermittel beaufschlagt, das sich aufgrund des auch dort herrschenden, vorgegebenen Unterdrucks hervorragend mit dem kleinteiligen, entlüfteten Material vereinigt (fünfter Schritt).

Diese Vereinigung wird vorteilhafterweise noch durch eine apparative Ausgestaltung gefördert, bei der das Material in der Imprägnierkammer ständig bewegt und aufgelockert wird und sich dabei gut mit dem Imprägnier mittel vermischt. Nach erfolgter Imprägnierung - der Fachmann wird die nötige Imprägnierzelt anhand von Vorversuchen ermitteln - wird ein zwischen Imprägnierkammer und Ausschleuskammer vorgesehenes Absperrelement geöffnet und das jetzt imprägnierte Material in die ebenfalls unter Unterdruck stehende Ausschleuskammer eingebracht, im einfachsten Fall fällt es erneut unter Wirkung der Schwerkraft aus der Imprägnierkammer in die (noch darunter angeordnete) Ausschleuskammer (sechster Schritt). Das Absperrele ment zwischen Imprägnier- und Ausschleuskammer wird dann wieder geschlossen (siebter Schritt).

Während die Charge in der Imprägnierkammer imprägniert wird, kann bereits eine neue Charge in die Einschleuskammer eingebracht und dort entlüftet werden (Durchführung des ersten Schritts für die neue Charge zumindest in etwa zeitgleich mit der Durchführung des fünften Schritts für die vorangegangene Charge). Sobald eine vorangehende Charge die Imprägnier kammer verlassen hat, kann das dadurch frei gewordene Volumen durch eine nachfolgende Charge aus der Einschleuskammer eingenommen werden. Die Tätigkeit der Absperrelemente wird dabei vorteilhafterweise so bewirkt, daß niemals eine offene Verbindung der Imprägnierkammer mit der Atmosphäre entsteht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich zur Imprägnierung einer Vielzahl von Materialien einsetzen. Als Materialbeispiele seien genannt:

1. Natürliche nachwachsende Faser-Rohstoffe, beispielsweise:
- Alle Holzarten, d. h. sowohl Hart- als auch Weichhölzer;
- Bagasse (Zuckerrohr), Bambus, Baumwollstauden (Baumwolle), Jute, Sisal, Hanf, Ramie, Getreidestroh aller Art, Reisstroh, Reisschalen, Chinaschilf, Elefantengras, Riesengras (Miscant hus), Flachs (Fasern und Schäben), Kokos, Kenaf, Alfagras etc.
2. Kunststoffe, beispielsweise:
- Viskose, Polystyrol, Vinyl-Polymerisate, Acrylnitril, Polyami de, Polyurethane, Polyester, Perlon, Nylon, Kevlar, Polyter ephthalat etc.

Im Bereich der natürlichen nachwachsenden Rohstoffe fallen insbesondere folgende Partikel unter den Begriff "kleinteilig":

1. OSB (Oriented Strand Board)-Späne:
Länge bis 150 mm, Breite bis 30 mm, 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 vari ierbar; Schüttgewichte von 50-250 kg/m³.
4. Strohhäcksel:
Länge bis 60 mm, Breite bis 6 mm, Dicke entspre chend 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, Insekten schutzmittel; Organische und anorganische Silikate; die elektrische Leitfähigkeit erhöhende oder verringernde Substanzen; antistatische Mittel; metallisierende Mittel; Antioxidantien; wasserabweisende Mittel; stabilitätssteigernde Mittel; Lacke; Harze; Appreturen; Latices; härtende Öle, Wachse, Paraffine, Bitumen; Härtungs-, Puffer- und Absorbersubstanzen; geruchsverbessernde Substanzen; Tenside.

Es können flüssige Imprägniermittel insbesondere in folgenden Einsatzformen verwendet werden:

- Echte Lösungen aus flüssigen oder festen Stoffen in einem Lösungs mittel;
- Emulsionen, Dispersionen;
- anorganische und organische Flüssigkeiten, z. B. Öle.

Bevorzugte Brandschutz-Imprägniermittellösungen, die in der erfin dungsgemäßen 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 definier ten Imprägniermittel-Lösungen sind im Wege der Verweisung ein Bestandteil dieser Anmeldung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise auch Mittel zum Transportieren des kleinteiligen Materials aus der ersten Schleusenkam mer in die Imprägnierkammer und aus dieser hinaus in die zweite Schleusen kammer umfassen. Wie erwähnt, kann für die (zumindest) drei evakuierbaren Kammern der Vorrichtung eine Übereinanderanordnung vorgesehen sein, so daß ein Transport des kleinteiligen Materials jeweils unter (ausschließlicher) Wirkung der Schwerkraft erfolgen kann. Insbesondere zur Gewährleistung eines taktgerechten vollständigen Transports einer Material-Charge ist jedoch in manchen Fällen das Vorhandensein apparativer Einbauten erwünscht, die diesen Abwärts-Transport unterstützen, z. B. Mitnahmeeinrichtungen, die In Abhängigkeit von der Betätigung des jeweiligen Absperrelements auf die Charge einwirken. Zum Beispiel bei einer horizontalen Anordnung der drei evakuierbaren Kammern ist aber Transport zwischen den Kammern unter Aus nutzung der Schwerkraft auch gar nicht möglich, und es sind daher Mittel zum Transportieren des kleinteiligen Materials aus der ersten Schleusenkam mer in die Imprägnierkammer und aus dieser hinaus in die zweite Schleusen kammer erforderlich, beispielsweise Mitnahmeeinrichtungen der zuvor genann ten Art.

Aus Zeit- und Kostengründen ist es insbesondere im Rahmen einer Fließfertigung häufig sinnvoll, die erfindungsgemäße Imprägnier-Vorrichtung so auszugestalten, daß die Imprägnierkammer ein Volumen besitzt, das größer ist als das jeder einzelnen Schleusenkammer. Wie erwähnt, kann im Rahmen einer Fließfertigung der Betriebs-Unterdruck innerhalb der Imprägnierkammer nahezu konstant gehalten werden, da ihre Belüftung nicht erforderlich ist. Ist nun das jeweilige Schleusenkammervolumen kleiner als das Volumen der Imprägnierkammer, so können die Schleusenkammern nach einer im üblichen Produktionsablauf unvermeidlichen Belüftung bereits mit einer vergleichs weise kleinen Vakuum-Pumpleistung schnell wieder bis zu einem Unterdruck wert evakuiert werden, der dem in der Imprägnierkammer entspricht. In der Imprägnierkammer werden bei einer solchen Ausgestaltung der Vorrichtung üblicherweise mehrere gegebenenfalls räumlich voneinander getrennte Chargen gleichzeitig imprägniert. Die Innenvolumina der ersten (oder zweiten) Schleusenkammer und der Imprägnierkammer stehen dabei typischerweise in einem Verhältnis von 1 : 2 bis 1 : 20, vorteilhafterweise jedoch in einem Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 10.

Zur Minimierung des apparativen Aufwands bei der Vakuumerzeugung werden Einschleuskammer und Ausschleuskammer vorteilhafterweise intermit tierend mit der Imprägnierkammer verbunden; dies ermöglicht auch die intermittlerende Belüftung von Ein- und Ausschleuskammer, und es wird vermieden, daß die Volumina von Ein- und Ausschleuskammer gleichzeitig zu evakuieren sind.

Insbesondere bei Vorhandensein unterschiedlich großer Kammervolumina sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung regelmäßig Transportelemente (z. B. eine Förderschnecke oder Förderschaufeln) vorgesehen, um die Position des kleinteiligen Materials innerhalb der Imprägnierkammer zu verändern. Wird beispielsweise eine Charge kleinteiligen Materials aus der Einschleus kammer in die Imprägnierkammer hinein befördert (unter Wirkung der Schwer kraft oder auf sonstige Weise), so wird sie anschließend mittels der Transportelemente innerhalb der großvolumigen Imprägnierkammer verschoben oder auf sonstige Weise aus ihrer anfänglichen Position herausbewegt, um Platz für eine nachfolgende Charge zu machen, die gleichzeitig (zeitlich überlappend) mit ihr in der Imprägnierkammer imprägniert werden soll.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorteilhafterweise so ausge legt, daß eine Verfahrensgestaltung möglich ist, bei der der Quotient aus der Verweilzeit t_v des kleinteiligen Materials innerhalb der Imprägnier kammer und der Einschleuszeit t_E für die Einschleusung des kleinteiligen Materials in die Einschleuskammer dem Quotienten aus den Volumina der Imprägnierkammer (V₂) und der Einschleuskammer (V₁) zumindest in etwa entspricht:

V₂ : V₁ = t_v : t_E

Auf diese Weise werden Stillstandzeiten vermieden.

Vielfach ist es günstig, der Imprägnierkammer eine Mischeinrichtung zuzuordnen, die das kleinteilige Material innerhalb der Imprägnierkammer auflockern und/oder in sich vermischen und/oder mit dem Imprägniermittel vermischen kann. Insbesondere faseriges Material neigt nämlich zur Verklum pung, was im Einzelfall einer optimalen Imprägnierung im Wege stehen kann; es wird daher vorteilhafterweise in der Imprägnierkammer aufgelockert und dabei mit dem Imprägniermittel vermischt. Vorzugsweise sind gegebenenfalls vorhandene Transportelemente so ausgestaltet, daß sie das kleinteilige Material innerhalb der Imprägnierkammer während des Transports gleichzeitig auflockern und/oder in sich vermischen und/oder mit dem Imprägniermittel vermischen.

Üblicherweise ist der Imprägnierkammer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine separate Imprägniermittelzuführung und ein damit ver bundener Imprägniermittelbehälter zugeordnet, zum Zuführen von Imprägnier mittel aus dem Imprägniermittelbehälter in die Imprägnierkammer. Es ist jedoch beispielsweise auch möglich, einer Charge kleinteiligen Materials das Imprägniermittel im Bereich der Einschleuskammer zuzusetzen, beispiels weise nach einer erfolgten Entgasung des kleinteiligen Materials und direkt vor dem Öffnen des Absperrelements zwischen Einschleuskammer und Impräg nierkammer; die Imprägnierung beginnt dann bereits in der Einschleuskam mer, sie wird aber üblicherweise erst in der Imprägnierkammer beendet.

Wenn der Imprägnierkammer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine separate Imprägniermittelzuführung und ein damit verbundener Imprägnier mittelbehälter zugeordnet ist, sind vorzugsweise auch Meß- und/oder Steuer- und/oder Regelelemente vorgesehen, um die Zufuhr des Imprägniermittels aus dem Imprägniermittelbehälter in die Imprägnierkammer in Abhängigkeit von der Menge oder der zeitlichen Veränderung der Menge des kleinteiligen Mate rials in der Imprägnierkammer oder einer Schleusenkammer (vorzugsweise der ersten) zu steuern oder zu regeln. Wird beispielsweise ein Charge kleintei ligen Materials aus der Einschleuskammer in die Imprägnierkammer befördert, so wird dies automatisch erkannt und eine vorbestimmte Menge Imprägnier mittels wird der Imprägnierkammer zugeführt. Vorteilhafterweise ist die Imprägniervorrichtung dann so ausgestaltet, daß die Zufuhr des Imprägnier mittels genau dort erfolgt, wo sich die neue Charge des zu imprägnierenden Materials befindet. Hierdurch kann der Verbrauch an Imprägniermittel mini miert werden.

Bei Vorhandensein einer separaten Imprägniermittelzuführung sind Imprägnierkammer, Imprägniermittelzuführung und Imprägniermittelbehälter vorteilhafterweise so ausgestaltet und angeordnet, daß das Imprägniermittel unter Wirkung eines im Betrieb in der Imprägnierkammer herrschenden Unter drucks und/oder unter Wirkung der Schwerkraft aus dem Imprägniermittel behälter heraus und in die Imprägnierkammer hineinbefördert werden kann. Es sind dann keine zusätzlichen Einrichtungen erforderlich, um das Imprägnier mittel in die Imprägnierkammer zu befördern; es ist aber regelmäßig in der Imprägniermittelzuführung ein vorzugsweise automatisch betätigbares Ventilelement vorhanden, das beispielsweise mit Steuer- und/oder Regel elementen zusammenwirkt, um die Menge des zugeführten Imprägniermittels auf definierte Weise zu begrenzen. Alternativ dazu kann beispielsweise eine Dosierpumpe zum Zuführen des Imprägniermittels in die Imprägnierkammer vorhanden sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vor richtung sowie der zugehörigen Imprägnierverfahren werden anhand der nachfolgenden Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es stellt dar:

Fig. 1 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht, mit einer Drehtrommel als Imprägnierkammer.

Fig. 2 Schematischer Querschnitt durch die Drehtrommel der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vor richtung ist eine luftdicht abschließbare Imprägnierkammer 2 mit einem Volumen V₂ als Drehtrommel mit wählbarer Drehzahl ausgebildet, die einge baute Fördereinheiten oder Transportelemente 8 umfaßt, nämlich an der Trommel-Innenwand angeordnete Schaufeln (vgl. Fig. 2).

Eine erste Schleusenkammer (Einschleuskammer) 1 mit einem Volumen V₁ ist oberhalb der Imprägnier-Drehtrommel 2 an ihrem einen Ende angeordnet und kann mittels eines Absperrschiebers 4 wahlweise von der Imprägnierkam mer 2 luftdicht abgetrennt oder mit ihr verbunden werden. Ein zweiter Absperrschieber 4' ist vorgesehen, um wahlweise die erste Schleusenkammer 1 von der Umgebung abzutrennen oder um eine offene Verbindung zu ihr herzu stellen.

Eine zweite Schleusenkammer (Ausschleuskammer) 3 mit einem Volumen V₃ ist unterhalb der Imprägnier-Drehtrommel 2 an dem Drehtrommel-Ende angeord net, das der ersten Schleusenkammer 1 gegenüberllegt. Auch die zweite Schleusenkammer 3 kann mittels eines Absperrschiebers 14 wahlweise von der Imprägnierkammer luftdicht abgetrennt oder mit ihr verbunden werden. Und es ist auch ebenfalls ein zweiter Absperrschieber 14' vorgesehen, um wahlweise die zweite Schleusenkammer 3 von der Umgebung abzutrennen oder oder um eine offene Verbindung zu ihr herzustellen.

Es ist eine Vakuumeinheit 5 vorgesehen, um die Schleusenkammern 1, 3 und die Imprägnierkammer 2 gleichzeitig oder unabhängig voneinander zu evakuieren. Die Vakuumeinheit steht dabei über unabhängig voneinander öffen- und schließbare Abschnitte einer Vakuumleitung 9 mit den Kammern 1, 2 und 3 in Verbindung.

Ein flüssiges Imprägniermittel ist in einem Imprägniermittelbehälter 6 mit einem Volumen V₄ untergebracht, der ebenfalls wahlweise (und un abhängig von der Evakuierung der Kammern 1, 2 und 3) unter Einsatz der Vakuumeinheit 5 entlüftet werden kann; alternativ kann er aber auch in offener Verbindung mit der umgebenden Atmosphäre oder sogar unter Überdruck stehen. Die Einleitung (Zufuhr) des Imprägniermittels in die Imprägnier- Drehtrommel 2 erfolgt über eine Imprägniermittel-Leitung 10 und eine Drehdurchführung 7 auf der Stirnseite der Imprägnierdrehtrommel 2 (jeweils nur angedeutet).

Für die Volumina gilt: V₄ < V_1,3 << V₂. Dies entspricht den typischen Bedürfnissen, denn typischerweise ist das Volumen einer Charge kleinteili gen Materials größer als das Volumen des zur Imprägnierung der Charge erforderlichen Imprägniermittels (darum ist V₄ < V₁), und die Vorteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung werden besonders deutlich, wenn die Im prägnierkammer nacheinander mehrere Chargen eingeschleusten Materials aufnehmen kann (darum ist V_1,3 << V₂).

Der Betrieb einer Anlage des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Typs wird nachfolgend anhand von Verfahrensbeispielen beschrieben; dabei sind im Einzelfall Anpassungen an die spezifischen Erfordernisse des jeweiligen Imprägnierbeispiels erfolgt:

Beispiel 1 Vakuumimprägnierung von gehäckseltem Stroh mit einem wäßrigen Brandschutzmittel

In einem ersten Schritt wird der Absperrschieber 4' der Einschleus kammer 1 in seine offene Position verschoben, und es wird eine Charge zu imprägnierender Strohhäcksel auf nicht dargestellte Weise von oben (in etwa in Richtung des Pfeiles) in die Einschleuskammer 1 eingefüllt, wobei der untere Absperrschieber 4 geschlossen ist und die Einschleuskammer 1 von der Imprägnierkammer 2 abtrennt.

Die Einschleuskammer wird dann in einem zweiten Schritt luftdicht abgeschlossen und bis zu einem vorgegebenen Druck evakuiert. Hierbei wird das zu imprägnierende Häckselgut entgast.

Anschließend wird der zwischen Einschleuskammer 1 und Imprägnierkam mer 2 angeordnete Absperrschieber 4 geöffnet und das entgaste Häckselgut fällt in die bereits evakuierte Imprägnier-Drehtrommel (dritter Schritt).

Nachdem das Material auf diese Weise in die Imprägnier-Drehtrommel eingebracht ist, wird die Einschleuskammer 1 mittels des unteren Absperr schiebers 4 wieder von der Imprägnierkammer 2 getrennt (vierter Schritt).

Das zu imprägnierende Häckselgut (nicht dargestellt) wird in der Imprägnierkammer (Drehtrommel) 2 mit einem Brandschutz-Imprägniermittel beaufschlagt, das sich aufgrund des dort herrschenden vorgegebenen Unter drucks hervorragend mit den einzelnen Strohhäckseln vereinigt (fünfter Schritt).

Während der Imprägnierung werden die Strohhäcksel innerhalb der Imprägnier-Drehtrommel 2 in Richtung auf die zweite Schleusenkammer (Ausschleuskammer) 3 transportiert, wofür die eingebauten Fördereinheiten 8, d. h. die an der Trommel-Innenwand angeordneten Förder-Schaufeln sorgen. Nach erfolgter Imprägnierung mit dem Brandschutzmittel, wenn die Strohhäck sel das Ende der Drehtrommel 2 oberhalb der Ausschleuskammer 3 erreicht haben, wird der zwischen Imprägnier-Drehtrommel 2 und Ausschleuskammer 3 vorgesehene Absperrschieber 14 geöffnet, und das jetzt imprägnierte Häckselgut fällt in die Ausschleuskammer (sechster Schritt).

Der Absperrschieber 14 zwischen Imprägnier-Drehtrommel 2 und Aus schleuskammer 3 wird dann wieder geschlossen (siebter Schritt).

Die Imprägnier-Drehtrommel 2 hat - wie erwähnt - ein beträchtlich größeres Volumen als jede der Schleusenkammern 1 bzw. 3, und es ist daher möglich, hintereinander mehrere Strohhäcksel-Chargen in die Drehtrommel einzubringen. Im Taktbetrieb wird eine bestimmte Charge innerhalb der Im prägnier-Drehtrommel 2 aus ihrer Anfangsposition unterhalb der ersten Schleusenkammer 1 herausbewegt, während in dieser ersten Schleusenkammer 1 bereits wieder eine neue Charge entlüftet wird. Die Entlüftungszeit für die Nachfolge-Charge und die Vorwärtsbewegung der Vorgänger-Charge innerhalb der Imprägnierkammer 2 sind aufeinander abgestimmt, so daß nach ausreichen der Entlüftung der Nachfolge-Charge auch eine ausreichende Vorwärtsbewegung der Vorgänger-Charge stattgefunden hat. Der oben beschriebene mehrstufige Prozeß kann also bereits für die Nachfolge-Charge beginnen, ohne daß er für die Vorgänger-Charge bereits beendet sein muß.

Das Innenvolumen der Schleusenkammern 1, 3 ist deutlich kleiner als das Innenvolumen der Drehtrommel 2. Es ist daher sehr viel leichter, die Schleusenkammern 1, 3 bis auf einen gegebenen Unterdruckwert zu evakuieren, als die Drehtrommel 2, zumal die Schleusenkammern 1 und 3 intermittierend belüftet werden können, was das in einem bestimmten Zeitraum zu evakuieren de Volumen zusätzlich minimiert. Die Drehtrommel wird daher nicht für jede zu Imprägnierende Charge aufs Neue evakuiert, sondern möglichst konstant auf einem vorgegebenen, niedrigen Druck gehalten. Die Absperrschieber 4 bzw. 14 zwischen den Schleusenkammern und der Drehtrommel werden regelmäßig nur dann geöffnet, wenn auf den beiden Seiten des jeweiligen Schiebers keine oder eine nur unerhebliche Druckdifferenz vorliegt.

Das Imprägnierverfahren wird dabei im Fließbetrieb so durchgeführt, daß der Quotient aus der Verweilzeit t_v der Strohhäcksel innerhalb der Drehtrommel 2 und der Einschleuszeit t_E für die Einschleusung der Stroh häcksel in die Einschleuskammer 1 dem Quotienten aus den Volumina der Drehtrommel (V₂) und der Einschleuskammer (V₁) zumindest in etwa ent spricht.

V₂ : V₁ = t_v : t_E

Auf diese Weise werden Stillstandzeiten vermieden.

Im Durchlauf werden beispielsweise 2,5 t Stroh pro Stunde mit 30% einer 40%-igen Schutzsalzlösung vermischt und imprägniert, wobei mit einer Oberschußmenge von 5% gearbeitet wird. Dabei wird die Einschleuskammer 1 taktweise mit Stroh beschickt und zum Entzug der Luft aus dem Strohmaterial ein Vakuum von 100 mbar aufgebaut. Die Drehtrommel 2 steht unter einem Dauervakuum von 25 mbar. Die Brandschutzmittel-Imprägnierlösung wird über eine nicht dargestellte Dosiereinrichtung in die Drehtrommel gegeben und unter Wirkung der an der Trommel-Innenwand angeordneten Schaufeln mit dem Stroh vermischt. Die Verwellzeit des Stroh-Häckselguts in der Imprägnier- Drehtrommel 2 läßt sich im Bedarfsfall durch eine Veränderung der Umdre hungsgeschwindigkeit der Drehtrommel 2 an die benötigte Zeit für die Vor entlüftung in der Einschleuskammer 1 anpassen. Nach Durchlaufen der Aus schleuskammer gelangt das imprägnierte Stroh-Häckselgut auf eine nicht dargestellte Vibrationsrinne oder ein Schwingsieb, wo das überschüssige Im prägniermittel von den Strohpartikeln abgetrennt wird. Das imprägnierte Stroh-Häckselgut wird dann weiteren, nicht dargestellten Verarbeitungs stufen zugeführt. Die Schüttdichte des Strohs hat sich durch die Brand schutzmittel-Imprägnierung um den Faktor 5-8 erhöht, so daß die zweite Schleusenkammer 3 abweichend von Fig. 1 kleiner sein kann als die erste Schleusenkammer 1.

Beispiel 2 Vakuumimprägnierung von Holzhackschnitzeln mit einer niedrigviskosen Wachsemulsion

Es wird erneut eine Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 eingesetzt.

8 t Holzhackschnitzel pro Stunde werden im Durchlauf mit einer niedrig viskosen Wachsemulsion beaufschlagt, vermischt und imprägniert.

Dazu werden über eine Dosierschnecke taktweise Chargen von je 300 kg Hackschnitzel in die Einschleuskammer 1 eingefüllt. Nach dem Schließen des Absperrschiebers 4' wird der Druck in der Einschleuskammer auf 70 mbar er niedrigt, wodurch eine Entlüftung der Hackschnitzel stattfindet. Der Entlüftungsvorgang nimmt maximal 2 min in Anspruch. Das dann luftfreie Schnitzelmaterial wird sodann in die Drehtrommel 2 abgegeben und dort bei einem Dauervakuum von 35 mbar mit der Imprägniermittelemulsion imprägniert. Nach einer Durchlaufzeit (Verwellzeit) von etwa 8-10 min, die über die Trommeldrehzahl variiert werden kann, ist der Imprägniervorgang beendet und es folgt die taktweise Entleerung der Drehtrommel 2 über die Ausschleuskam mer 3, die ebenfalls alternierend evakuiert und belüftet wird. Die Ab trennung und Rückführung überschüssiger Imprägniermittelemulsion erfolgt analog Beispiel l. Die imprägnierten Hackschnitzel werden für die weitere Verarbeitung zerfasert, getrocknet und beleimt.

Beispiel 3 Vakuumimprägnierung von Hanffasern mit einer Harzlösung

Es wird erneut eine Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 eingesetzt.

Hanffasern werden mit einer Harzlösung imprägniert und dadurch verfestigt; dazu werden 1,6 t/h Hanffasern mit 5% einer 80%-igen Harzlösung im Vakuum imprägniert.

Lose Hanffasern werden mittels eines Förderbandes in die Einschleus kammer 1 dosiert. Nach der Befüllung wird in der Schleusenkammer 1 ein Unterdruck von 45 mbar eingestellt und für ca. 1,5 min aufrechterhalten. Das dann von Luft befreite Fasermaterial wird in einem Folgetakt oder -schritt in die Drehtrommel 2 gegeben, in der ein Druck von ca. 15 mbar herrscht. Über die Stirnseite der Drehtrommel 2 wird die Harzlösung aus einem ebenfalls unter Unterdruck stehenden Dosierbehälter 6 mittels einer Ventilsteuerung mengenkonform in die Drehtrommel 2 eingesprüht. Diese verfügt über ein verstellbares Schaufelsystem, das für die Vermischung und den Transport der Fasern sorgt (vgl. Fig. 2).

Für den Durchsatz von 1,6 t/h sind 20 Befüll- und Entleertakte vorgesehen, so daß eine ausreichend lange Imprägnierzeit gegeben ist.

Die Ausschleuskammer 3 steht unter einem Innendruck, der dem Dreh trommel-Innendruck in etwa entspricht. Die Imprägnierbedingungen können deshalb aufrecht erhalten und gasförmige Bestandteile können mitabgesaugt werden.

Die taktweise anfallenden Materialchargen werden über Transportbänder den weiteren Verarbeitungsstufen zugeführt.

Claims

1. Vorrichtung zum Imprägnieren von kleinteiligem Material, umfassend

- eine luftdicht abschließbare Imprägnierkammer,
- eine erste luftdicht abschließbare Schleusenkammer zum Ein schleusen des kleinteiligen Materials in die Imprägnierkammer sowie
- eine zweite luftdicht abschließbare Schleusenkammer zum Aus schleusen des kleinteiligen Materials aus der Imprägnierkammer,
- wobei Absperrelemente vorgesehen sind, um wahlweise die Impräg nierkammer von der ersten und/oder der zweiten Schleusenkammer abzutrennen oder mit der ersten und/oder der zweiten Schleusen kammer zu verbinden und
- wobei Mittel vorgesehen sind, um die Schleusenkammern und die Imprägnierkammer gleichzeitig oder unabhängig voneinander zu evakuieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Mittel zum Transportieren des kleinteiligen Materials aus der ersten Schleusenkammer in die Imprägnierkammer und aus dieser hinaus in die zweite Schleusenkammer vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierkammer ein Volumen besitzt, das größer ist als das jeder einzelnen Schleusenkammer.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß Transportelemente vorgesehen sind, um die Position des kleinteiligen Materials innerhalb der Imprägnierkammer zu verändern.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Imprägnierkammer eine Mischeinrichtung zugeordnet ist, um das kleinteilige Material innerhalb der Imprägnierkammer aufzulockern und/oder in sich zu vermischen und/oder mit dem Impräg niermittel zu vermischen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trans portelemente so ausgestaltet sind, daß sie das kleinteilige Material innerhalb der Imprägnierkammer während des Transports auflockern und/oder in sich vermischen und/oder mit dem Imprägniermittel ver mischen.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Imprägnierkammer eine separate Imprägniermittel zuführung und ein damit verbundener Imprägniermittelbehälter zugeord net sind, zum Zuführen von Imprägniermittel aus dem Imprägniermittel behälter in die Imprägnierkammer.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und /oder Steuer- und/oder Regelelemente vorgesehen sind, um die Zufuhr des Imprägniermittels aus dem Imprägniermittelbehälter in die Imprä gnierkammer in Abhängigkeit von der Menge oder der zeitlichen Ver änderung der Menge des kleinteiligen Materials in der Imprägnierkam mer oder einer der Schleusenkammern zu steuern oder zu regeln.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Imprägnierkammer, Imprägniermittelzuführung und Imprägniermittel behälter so ausgestaltet und angeordnet sind, daß das Imprägnier mittel unter Wirkung eines im Betrieb in der Imprägnierkammer herr schenden Unterdrucks und/oder der Schwerkraft aus dem Imprägnier mittelbehälter heraus und in die Imprägnierkammer hineinbefördert werden kann.