DE2363576C3 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Formkörpern aus Lignozellulose-Fasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hohlen, einseitig offenen Fonnkörpern aus mit geringen Mengen an natürlichen und/oder künstlichen Bindemitteln versetzten LJgnozellulose-Fasern, insbesondere Holzfasern, bei dem das vorverdichtete Fasermaterial in eine einstückige Form eingebracht und in dieser unter Aktivierung des geringen Bindemittelan teils verpreßt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es sind verschiedene Trockenverfahren zur Herstellung von Formkörpern aus insbesondere Holzfasern bekannt, bei denen die zu Rohlingen bzw. Matten vorgeformten Fasermaterialien in eine Preßform eingelegt und in dieser durch Wärme, gegebenenfalls Naßdampf und Druck zum endgültigen Formkörper gepreßt werden (DT-AS 10 84 017). Nach diesen Verfahren lassen sich jedoch nur Formkörper herstel len, bei denen die Winkel zwischen z. B. der Bodenwand und den Seitenwänden über 110° liegen, da sonst beim Einfahren des Stempels aufgrund der Relativbewegungen zwischen der Außenwand des Stempels und der Formwand Materialverschiebungen auftreten, die zu

Rissen oder Schwächezonen im Formkörper führen.

Bei der Herstellung von einseitig offenen Faserstoff-Formkörpern nach einem aus der DT-OS 20 35 053 bekannten Verfahren wird das Preßmaterial in eine einteilige Form eingebracht und durch Einfahren des Preßstempels zum fertigen Formkörper verpreßt Es ergeben sich abgestufte und damit unansehnliche Außenflächen des Körpers, die durch eine Vielzahl von Stufen in der Formwand verursacht werden. Diese Stufen sollen einen Materialfluß und damit ein Abreißen des in die Form lose eingebrachten Materials beim Preßvorgang verhindern. Die ihnen zugedachte Aufgabe können die Stufen jedoch nur unvollkommen erfüllen, Ja sie nur auf eine begrenzte Schichtdicke einwirken und bei größeren Wandstärken sich nach wie vor Relativbewegungen des Faser-Materials ergeben. Andererseits dürfen die Wandstärken aus Festigkeitsgründen ein gewisses Maß nicht unterschreiten.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß sich bei dem angestrebten hohen Aufschließungsso grad der Fasern, ohne den ausreichende Endfestigkeiten der Formkörper nicht zu erhalten sind, und der dadurch bedingten geringen Dichte des locker aufgerieselten Fasermaterials, außerordentlich große Schichthöhen ergeben, die u. U. den Formenrand übersteigen können bzw. überhohe und damit kostspielige Formen erfordern. In vielen Fällen wäre das Volumen der lose geschütteten Fasern größer als die zur Anwendung kommende Form. Bei einem anderen bekannten Verfahren (DT-AS 12 24 919) rieseln die zuvor mit einem Bindemittel und dem Harz versetzten Fasern lose auf ein Förderband. Eine Schälwalze sorgt für eine gleichmäßige Schichtstärke. Zum Aufschließen der Matte und zur Plastifizierung der Fasern wird die Schüttung vor dem anschließenden Verdichtungs- und Preßvorgang durch Zuführen von Wärme und Feuchtigkeit gedämpft Da das von dem Förderband transportierte Fasermaterial in mehreren Stufen durch Walzenpaare zu einer

durchgehenden weiter verformbaren Faserplatte verpreßt wird, werden die beim Aufrieseln entstandenen dreidimensionalen Verzahnungen und Verfilzungen der Einzelfasern weitgehend zerstört, so daß die Platte eine äußerst geringe Dehnbarkeit sowie geringe Bruch- und Biegefestigkeiten aufweist Werden Einzelstücke dieser vorgepreßten Faserplatte von Hand oder mechanisch in Formen eingelegt, dann entstehen durch das Einlegen an den Kanten und beim Preßvorgang an bestimmten Wandbereichen Druck- und Zugzonen, die sich als Risse oder Brüciie in den Formkörpern abzeichnen. In der Praxis hat es sich nämlich gezeigt, daß die Faserplatte bereits beim Einlegen in die Form an scharfen Kanten bricht und daß es ferner beim Einfahren des Stempels durch die Relativbewegungen der Stempelwand mit den Formwänden aufgrund der eintretenden Reibung zu Gleit- bzw. Relativverschiebungen der Fasern kommt, die dann Anlaß zu Fehlstellen oder Brüchen des Formkörpers sind. Formkörper mit unterschiedlichen Wandstärken lassen sich nach diesem Verfahren nicht herstellen. Darüber hinaus ergibt sich ein hoher Abfallanteil durch Verschnitt an Rohrplatten, bis zu 30%. Durch die angewandte Strahlungs- bzw. Kontakterwärmung ergeben sich relativ lange Erwärmungszeiten. *5

Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß Formkörper aus Lignozellulose-Faserstoff steilwandig und mit unterschiedlichen Wandstärken hergestellt werden können, ohne daß eine Schwächung der einzelnen Zonen durch Fließen und Ziehen des Faserstoffes erfolgt Außerdem soll der in die Form eingebrachte Faserstoff eine so große Dichte aufweisen, daß keine überproportional hochwandigen Formen notwendig sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Fasermaterial zu einem schütt ·· bzw. rieselfähigen vorverdichteten Granulat geformt wird, das in gleichmäßiger Verteilung in die Form eingebracht wird, daß die in der Form gleichmäßig dichtverteilten Granulate aufgeschlossen und die ursprüngliche Faserstruktur wiederhergestellt wird und daß der Formkörper durch Aufbringen eines im wesentlichen senkrecht auf seine Oberflächen einwirkenden Preßdruckes unter Aktivierung des Bindemittels fertiggestellt wird.

Bei der Vorformung des Fasermaterials zu Granulaten werden einmal die Verfilzung der Fasern und zum anderen die Haftkräfte des Bindemittels ausgenutzt. Die Granulate bilden ein riesel- bzw. schüttfähiges Material, welches nicht mehr zu der bei Lignozellulose-Fasern nachteiligen Klumpenbildung neigt. Darüber hinaus ist der Verfestigungsgrad der einzelnen Granulate annähernd gleich, so daß bei gleichmäßig dichter Packung der Granulate in der Hohlform eine gleichmäßige Dichte im Endprodukt erreicht wird. Darüber hinaus erleichtert die Rieselfähigkeit der Granulate die Handhabung, wie z. B. den Transport zu einer örtlich getrennten Preßform und das Einfüllen der Granulate in die Form.

Weitere besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß das Granulat — ähnlich wie beim Druckgießen von Aluminium oder Kunststoff — gleichmäßig in die Form eingebracht werden kann und daß auch Formkörper mit unterschiedlichen Wandstärken und gleichmäßiger Festigkeit hergestellt werden können. Das Granulat kann ferner in Transportsilos gepumpt werden und ohne zeitraubende Zwischenarbeitsgänge, wie z. B. Grob- und Formzuschnitte der bekannten Fasermatte, beispielsweise pneumatisch direkt in das Werkzeug eingebracht werden, wobei ein kontinuierlicher Arbeitsablauf eingehalten werden kann. Im Gegensatz zur Verarbeitung vorgepreßter Fasermatten ergeben sich beim erfindungsgemäßen Verfahren keine Abfallteile und die mit deren Beseitigung verbundenen Umweltbelastungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonderer Weise zur Herstellung von Formkörpern, die innerhalb von gewissen Zeiträumen weitgehend rückstandslos verwittern müssen. Im Hinblick auf die immer größere Bedeutung der Abfallbeseitigung können jedoch auch Fremdkörper nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, deren umweltfreundliche Beseitigung zur Zeit noch eine sekundäre RoMe spielt

Eine besonders zweckmäßige Möglichkeit zum Aufschließen der Granulate und zur Wiederherstellung ihrer ursprünglichen Faserstruktur besteht nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß die mit Granulat gefüllte Form evakuiert und anschließend mit Naßdampf zum Aufschließen der Granulate beaufschlagt wird. Durch diese Behandlung tritt neben dem Aufquellen der Fasern gleichzeitig eine Verfilzung der Fasern benachbarter Granulate ein, so daß bereits in diesem Zustand die ursprünglich zwischen den Einzelgranulaten vorliegenden Hohlräume ausgefüllt werden.

Diese vorteilhafte Wirkung kann nach einer Weiterbildung der Erfindung noch dadurch verbessert werden, daß der Naßdampf zum Aufschließen der Granulate auf das zwischen der Matrize und der Patrize in der Form eingeschlossene Granulat einwirkt Diese Naßdampfbehandlung der eingeschlossenen Granulate erzeugt einen Quelldruck, der zu einer gewissen Verdichtung führt. Der eigentliche Preßvorgang kann in dieser Form ohne Zwischentransport des Formrohlings vorgenommen werden. Es ist jedoch auch möglich, den Formrohling nach dem Auseinanderfahren der Formteile durch eine geeignete Greifvorrichtung, beispielsweise einen Saugheber, aufzunehmen und in Weiterbearbeitungsstationen zu transportieren, in der dann der Formkörper endgültig fertiggestellt wird.

Die Granulate können auf verschiedene Art hergestellt werden. Je nach den Eigenschaften des Fasermaterials kann das Granulat z. B. durch Vorpressen von Fasermaterial zu Kugeln oder ähnlichen Formkörpern oder aber durch Vorpressen des Fasermaterials zu einem kontinuierlich hergestellten Rundstab und Zerschneiden dieses Rundstabes in eine Vielzahl von Einzelkörpern hergestellt werden. Dabei sollten die Einzelkörper auf eine Länge abgeschnitten werden, die der mittleren durchschnittlichen Faserlänge entspricht. Zur Herstellung der strangförmigen Rundstäbe eignen sich mechanische Druckfördermittel, umlaufende Scheiben und profilierte Walzen. Die Dichte eines auf diese Weise hergestellten Granulates ist ca. 10-20mal so groß wie die einer losen Faserschüttung. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Granulate in besonders ausgebildeten Pressen einzeln zu formen oder durch Pelletisieren des Faserstoffs herzustellen. Dazu können Pelletisier-Trommeln und -teller verwendet werden.

Pine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem endlosen Förderband, auf das mit Bindemittel versetztes Fasermaterial kontinuierlich aufgegeben wird, mit einer oberhalb des Förderbandes einstellbar angeordneten Schälwalze und mit einer oder

mehreren Verdichtungsstufen ist dadurch gekennzeichnet, daß der letzten Verdichtungsstufe eine umlaufende Schneidvorrichtung, ein Profilwalzenpaar zur Verformung der geschnittenen Einzelstränge in Rundstäbe und diesem eine Schneidvorrichtung nachgeschaltet sind, die die Rundstäbe zu in einer pneumatischen Fördereinrichtung transportierbarem Granulat schneidet, und daß der Preßstempel aus einem festen Kern besteht, der unter Ausbildung eines wahlweise mit Druckmittel beaufschlagten Zwischenraumes von einer elastischen Haut umgeben ist

Eine besonders wirksame Aufschließung der Granulate in der Form kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß der Kern und die elastische Haut für Mikrowellen durchlässig sind und im Kern eine Einrichtung zur Erzeugung bzw. Abgabe von Mikrowellen angeordnet ist

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Anlage zur Herstellung von Särgen beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine schematische Ansicht der Anlage zur Granulatherstellung,

Fig.2 einen Schnitt durch die Anlage längs der Schnittlinie H-II in F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Anlage nach F i g. 1 längs der Schnittlinie IH-IIl in F i g. 1,

Fig.4 eine teilgeschnittene Ansicht der Presse mit herausgefahrenem Stempel,

F i g. 5 eine teilgeschnittene Ansicht des Preß-Sockels mit eingefahrenem Preß-Stempel.

Die in F i g. 1 dargestellte Anlage enthält einen Spitzbunker t zur Aufnahme der bereits mit Bindemittel und Kunstharz versetzten Fasern, die über einen Austragsstutzen 2 mit steuerbarer Austragsöffnung auf ein umlaufendes Förderband 3 aufgegeben werden. Zum Ausgleich und zur Einstellung der Schichthöhe ist oberhalb des endlosen Föderbandes 3 eine Schälwalze 4 vorgesehen, die in nicht dargestellten Lagern höhenverstellbar ist Über der Schälwalze 4 befindet sich ein Abzug 5, der die überschüssigen Fasern in den Bunker zurückfordert Auf dem Förderband gelangt das Material 7 in gleichmäßiger Schichthöhe zwischen ein Walzenpaar 6a-66, von dem die Walze 6a zur Erzielung einer möglichst großen Abnahme der Schichtstärke einen gegenüber der Walze 66 wesentlich größeren Durchmesser besitzt Die durch die Walzen 6a und 66 vorverdichtete Matte läuft zu einem zweiten Walzenpaar 8a, 86 mit gleich großem Walzendurchmesser zwischen denen sie unter weiterer Abnahme der Schichthöhe weiter komprimiert wird. Die so entstandene Matte 9 wird zwischen ein Walzenpaar 9a, 9b geführt und von der mit ringförmigen Schneiden versehenen Walze 9a (vgl. Fig.2) in eine Vielzahl von schmalen Streifen It geschnitten. Zur Verstellung der Schnitt-Tiefen in Anpassung an die wahlweise vorbestimmten Höhen der Matte 9 ist die Walze 9a in ihren Ständern 12 höhenverstellbar gelagert

Die Formung der trapez- bzw. rechteckigen Stränge 11 zu Rundstäben bzw. Strängen 13 mit kreisförmigem Querschnitt erfolgt in einem weiteren nachgeschalteten Profilwalzenpaar 14a, 146 (Ausschnitt der F i g. 3). Eine nachgeschaltete Schneidvorrichtung 15 zerhackt oder zerschneidet die kontinuierlich nebeneinanderlaufenden Stränge zu Granulat 16, das Ober eine Schurre 17 in eine pneumatische Fördereinrichtung 18 fällt Durch entsprechend geschliffene Ausführung der Messer der Schneidevorrichtung wird ein bogenförmiger Schnitt erzielt, so daß die einzelnen Granulate angenähert Kugelform erhalten.

Diese Fördereinrichtung 18 transportiert das Material zu der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Presse 20, wobei gegebenenfalls eine in der Zeichnung nicht dargestellte Zwischenbunkerung des Granulates erfolgen kann. Die Presse besteht aus einem Säulenrahmen 21 an dem Doppelpreß-Stempel geführt und durch einen nicht näher beschriebenen Kolbenantrieb 23 bewegt werden. Die Formstempel 22a, 22b sind an

ίο einem Joch 24 befestigt, in dem Kanäle 25 vorgesehen sind, die über eine Anschlußleitung 26 mit der pneumatischen Fördereinrichtung 18 bzw. dem Zwischenbunker verbunden werden können. Die Formstempel 22a, 226 bestehen im wesentlichen aus einem formstabilen mikrowellendurchlässigen Stempelkern 27s, 27b, der am Joch 24 befestigt ist. Jeder Stempelkern 27a, 276 wird von einer elastischen mikrowellendurchlässigen Haut 28a, 286 umgeben, die ebenfalls gasdicht im Joch 24 verankert bzw. befestigt ist. Strömungskanä-Ie 29, 30a, 306 führen in gasdichter Abdichtung zu dem zwischen dem jeweiligen Stempelkern 27a bzw. 276 und der elastischen Haut 28a bzw. 286 gebildeten Raum. Innerhalb jedes Stempelkerns 27a, 276 befinden sich Einrichtungen 50a, 506 zur Erzeugung von Mikrowellen für die zum Auskondensieren und Aushärten der Bindemittel notwendige Erwärmung.

Die Preßform 31 mit Ausnehmungen 32a, 326 ist auf dem Preß-Sockel 33 starr befestigt.
Wie aus den Fig.4 und 5 ersichtlich, wird der geöffnete Stempel durch den Kolbenantrieb 23 in Position gefahren, in der der Stempelkern 27a bzw. 27 fc in die Ausnehmung 32a, 326 der Preßform 31 unter Ausbildung eines Zwischenabstandes hineinragt In dieser Stellung werden die zwischen dem Stempelkern bzw. der elastischen Haut und der Formausnehmung gebildeten Räume über die Förderkanäle 25,26 mit dem Granulat pneumatisch gefüllt Nach dem gleichmäßigen und vollständigen Ausfüllen der Räume werden die Strömungskanäle 25 von der Förderleitung 26 getrennt, die Form evakuiert um eine gleichmäßige Dämpfung des gesamten Granulates zu ermöglichen, und an einen Dampferzeuger angeschlossen, so daß nunmehr Dampi in die Räume zwischen der jeweiligen, am Kern mehr oder weniger dicht anliegenden elastischen Haut und der Wandfläche der Ausnehmungen 32a, 326 einströmt und das eingeführte Granulat vollständig durchfilzt Es findet ein Quellvorgang der Holzfasern statt, durch den die bisher zwischen den einzelnen Granulatpartikeln freigebliebenen Räume von den aufquellenden Holzfasern ausgefüllt werden, wobei gleichzeitig eine Verzahnung der Fasern benachbarter Granulatpartikeln eintritt Nach dem Quellvorgang wird über den Strömungskanal 29 ein mikrowellenneutrales Druckmittel, z. B. Luft in die vom Stempelkern und der elastischen Haut gebildeten Kammern geleitet, durch das die aufgequollenen Faser- und Bindemittelmaterialien in Richtung auf die Fonnwandungen gepreßt werden. Bei gleichzeitiger Erwärmung der Form auf ca. 170⁰C winä der Bindemittelanteil von beispielsweise 2,0 Gew.-Ή aktiviert, und es entsteht ein durchgehend unc gleichmäßig verfestigter einstöckiger Formkörper, ζ. Β ein Sargunterteil 34a bzw. 346, der nach Abfuhren de; Druckmittels aus den Druck-Kammern und Herausfah ren der Stempel lediglich noch aus der Form genommei werden muß.

Die Herstellung des Sargoberteils erfolgt mi entsprechend anderen Formen und Stempeln ii analoger Weise.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von hohlen, einseitig offenen Formkörpern aus mit geringen Mengen an natürlichen und/oder künstlichen Bindemitteln versetzten Lingnozellulose-Fasern, insbesondere Holzfasern, bei dem das vorverdichtete Fasermaterial in eine einstückige Form eingebracht und in dieser unter Aktivierung des geringen Bindemittelanteils verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial zu einem schütt- bzw. rieselfähigen vorverdichteten Granulat geformt wird, das in gleichmäßiger Verteilung in die Form eingebracht wird, daß die in der Form gleichmäßig dichtverteilten Granulate aufgeschlossen und die ursprüngliche Faserstruktur wiederhergestellt wird und daß der Formkörper durch Aufbringen eines im wesentlichen senkrecht auf seine Oberflächen einwirkenden Preßdruckes unter Aktivierung des Bindemittels fertiggestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Granulat gefüllte Form evakuiert und anschließend mit Naßdampf zum Aufschließen der Granulate beaufschlagt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Naßdampf zum Aufschließen der Granulate auf das zwischen der Matrize und der Patrize in der Form eingeschlossene Granulat einwirkt

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat durch Vorpressen von Fasermaterial zu Kugeln oder ähnlichen Formkörpern hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat durch Vorpressen des Fasermaterials zu einem kontinuierlich hergestellten Rundstab und Zerschneiden des Rundstabes in eine Vielzahl von Einzelkörpern hergestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkörper auf eine Länge abgeschnitten werden, die der mittleren durchschnittlichen Faserlänge entspricht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in Pressen einzeln geformt oder durch Pelletisieren des Faserstoffes hergestellt wird.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einem endlosen Förderband, auf welches mit Bindemittel versetztes Fasermaterial kontinuierlich aufgegeben wird, mit einer oberhalb des Förderbandes einstellbar angeordneten Schälwalze und mit einer oder mehreren Verdichtungsstufen, dadurch gekennzeichnet, daß der letzten Verdichtungsstufe (8a, Sb) eine umlaufende Schneidvorrichtung (9a, 9b), ein Profilwalzenpaar (14a, 14Z)) zur Verformung der geschnittenen Einzelstränge in Rundstäbe und diesem eine Schneidevorrichtung (15) nachgeschaltet sind, die die Rundstäbe zu in einer pneumatischen Fördereinrichtung (18) transportierbarem Granulat (16) schneidet, und daß der Preß-Stempel aus einem festen Kern (27a, 27b) besteht, der unter Ausbildung eines wahlweise mit Druckmittel beaufschlagten Zwischenraumes von einer elastischen Haut (28a, 7Sb) umgeben ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (27a, 27i>) und die elastische Haut (28a, 2Sb) mikrowellendurchlässig sind und daß im Kern eine Einrichtung (50a, 50b) zur Erzeugung bzw. Abgabe von Mikrowellen angeordnet ist