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Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Flüssigkeiten. in Span-oder Hartfaserplatten oder in andere poröse Produkte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Flüssigkeiten in Span- oder Hartfaserplatten oder in andere poröse Produkte durch Anpressen eines randseitig durch elastisches Material abgedichteten, flüssigkeitsgefüllten Hohlraumes. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, Flüssigkeiten in poröse Produkte einzubringen, beispielsweise um ihren Feuchtigkeitgehalt zu erhöhen oder um sie für verschiedene Zwecke mit Chemikalien zu imprägnieren. Holzwerkstoffe, wie Spanplatten oder Produkte aus Zellulosefaserstoff, welche mit Hilfe eines Bindemittels unter Druck und Hitze hergestellt werden, verändern bekanntlich auf Grund der Luftfeuchtigkeit und der Einwirkung von Wasser ihre Dimensionen. Dieser Umstand ist bei der Bearbeitung und der Verwendung dieser Produkte sehr erschwerend und es ist deshalb wichtig, ihre Dimensionsstabilität zu verbessern.
Eine Verbesserung der Dimensionsstabilität, vorzugsweise bei Holzspanplatten. lässt sich erreichen, wenn nach dem Pressen der Spanplatten diesen eine bestimmte Feuchtigkeit zugegeben wird, die mindestens 20% beträgt, um die Späne in der Platte zu dekomprimieren. Dann trocknet man sie bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 6 bis 200/0. Durch diese Nachbehandlung wird die maximale Dimensionsveränderung bei verschiedenen klimatischen Bedingungen auf 60 - 70% herabgesetzt, verglichen mit unbehandelten Platten. Das Volumengewicht wird ebenfalls geringer, während die Festigkeit der Platten gleich bleibt.
Wenn man Spanplatten oder Hartfaserplatten guter Qualität durch Wässerung 24 h behandelt, beträgt die Wasseraufnahme in der Regel 10 - 400/0. Bei Spezialqualitäten von Platten, welche keine hydrophobierende Mittel enthalten, ist die Wässerungszeit auf 2 h herabgesetzt. Bei Imprägnierung mit Lösungen für den Widerstand gegen Feuer, Fäulnis, Pilz-, Insekten- und Termitenbefall muss man soviel Lösung verwenden, dass die Wässerungszeit auch für die genannten Spezialplatten 2 h übersteigt.
Die bisher bekannten akzelerierten Imprägnierungs- und Klimatisierungsverfahren verwenden allgemein irgend eine Art der Druckimprägnierung. Die einseitige Druckimprägnierung ist deshalb von Vorteil, weil in den inneren Schichten der Platte keine eingeschlossene Luft vorkommt, da diese an der gegenüberliegenden Seite entweichen kann. Die Ausführung der einseitigen Druckimprägnierung war jedoch bisher sehr schwierig und es stand bisher keine einfache und zuverlässige Vorrichtung zur Ausführung dieser Imprägnierung zur Verfügung.
Es ist bekannt, Flüssigkeit mittels Pressluft oder irgend einer Flüssigkeitspumpe in die Platten einzudrücken. Diese Vorrichtungen sind jedoch sehr kompliziert.
Ferner ist es bereits bekannt, Flüssigkeit dadurch einzubringen, dass die Platten zwischen einem oder mehreren Walzenpaaren gepresst werden, wobei die Oberfläche der einen Walze mit elastischem
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Material, wie z. B. Gummi, bekleidet ist und mit Ausnehmungen versehen ist für die Aufnahme der Flüssigkeit aus unter den Walzen angebrachten Tauchtrögen. Dieses bekannte Verfahren ist mit dem Nachteil behaftet, dass bei jeder Pressoperation nur eine begrenzte Flüssigkeitsmenge in die Platte eingebracht werden kann, weshalb in den meisten Fällen mehrere Walzenpaare vorgesehen sein müssen, wodurch sich aber der Aufwand bedeutend erhöht.
Es ist aber auch schon vorgeschlagen worden, die Oberfläche der Platten mit Wasser zu bespritzen und die Platten über Saugkästen, in denen ein Unterdruck herrscht, zu führen, um ein beschleunigtes Eindringen der Flüssigkeit zu erzielen. Um eine gleichmässigere Flüssigkeitsverteilung auf der Plattenoberfläche zu erzielen, hat man auch schon vorgeschlagen, feuchte Filze zu verwenden.
Die Nachteile der bisher bekannten Verfahren werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass das poröse Produkt in einer Presse auf einen planen, unterseitig mit einem dichten Boden verbundenen Dichtrahmen aufgelegt wird, der von Boden und Dichtrahmen umschlossene Raum mit Flüssigkeit beschickt und die Presse mit einem solchen Druck geschlossen wird, dass die Flüssigkeit gezwungen ist, auf Grund der durch die Deformation des elastischen Dichtrahmens erhaltenen Volumenkontraktion das poröse Produkt zu durchdringen, wobei ein eventueller Flüssigkeitsüberschuss von der Oberfläche des porösen Produktes abfliesst.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den grossen Vorteil, dass man eine Etage presseinrichtung benut- zen kann, wie sie bei der Herstellung von Holzfaserplatten bereits verwendet wird. Diese Presseinrichtung komm nicht nur in der Industrie ganz allgemein vor, sondern befindet sich speziell auch bereits im Besitz der Holzfaserplattenhersteller.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man jede beliebige Menge von Flüssigkeit in einer einzigen Stufe einbringen kann, u. zw. durch Wahl der geeigneten Höhe des elastischen Dichtrahmens und des geeigneten Pressdruckes. Auf diese Weise lässt sich die jeweils gewünschte Flüssigkeitsmenge äusserst einfach in die Platte einbringen.
Nach den Pressoperationen wird der Rahmenbehälter jeweils neu mit Flüssigkeit beschickt. Um nach dem erfindungsgemässen Verfahren den Feuchtigkeitsgehalt in Spanplatten mit einem Volumengewicht von 650 kg/m3 z. B. von 6% auf 30-100% zu erhöhen, muss eine Wassermenge von 150 bis 575 l/m 3 angewendet werden, was bei einer 20 mm Platte einer Wassermenge von 3 bis 11, 5 11m 2 entspricht.
Diese Wassermenge kann nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit Hilfe des elastischen Rahmenbehälters leicht und schnell in einer einzigen Pressoperation aufgebracht werden. Der elastische Rahmen erlaubt eine gute Abdichtung gegen die untere Plattenfläche.
Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienende Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der elastische Rahmen durch ein Bindemittel oder durch Vulkanisieren mit der Bodenplatte verbunden ist.
Gemäss einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung kann der Rahmen und/oder die Bodenplatte mit einer oder mehreren Ausnehmungen für den Anschluss an eine oder mehrere Leitungen für die Zufuhr von Flüssigkeit versehen sein. In der Leitung kann ein Gerät für die Regelung des Flüssigkeitsdruckes angebracht sein. Der obere Teile des elastischen Rahmens kann mit einer schmalen, leicht zusammendrückbaren erhöhten Kante versehen sein, wodurch die Beschickung mit Flüssigkeit vereinfacht und ein Überlaufen vermieden wird. Zur Erleichterung der Evakuierung von Luft und übersch issiger Flüssigkeit kann zwischen das poröse Produkt und den oberen Presstisch eine Schlitzplatte oder ein Drahtsieb od. dgl. eingelegt werden.
Das Vakuum, welches bei Dekompression des Rahmens entsteht, kann verursachen, dass sich die Platte an den Rahmen ansaugt und schwer zu entfernen ist. Um das Abnehmen der Platte zu erleichtern, kann über die Zufuhrleitung Flüssigkeit zugesetzt werden.
Wenn die einseitige Druckimprägnierung beendet ist, kann auf die Oberfläche des Produktes Flüssigkeit gespritzt werden, um ihr höheren Feuchtigkeitsgehalt zu geben, besonders wenn kleine Mengen von Imprägnierungsflüssigkeit vorhanden waren, damit in den Platten Spannungen durch ungleichmässige Feuchgigkeitsverteilung gleich nach der Pressoperation vermieden werden.
Gemäss der Erfindung ist es möglich, z. B. Holzspanplatten durcheinseitige Druckimprägnierung innerhalb 10 - 60 sec zu behandeln, während man früher mit Wässerung die gleichen Platten mindestens 2 h behandeln musste. Wie bekannt, geht die Durchdringung der Flüssigkeit und das Trocknen schneller, wenn die Platten von der Pressungs-und Härtungsoperation noch heiss sind. Holzspanplatten, die Phenolharzleim enthalten, werden vorzugsweise während 20 min bei 1500C nachgehärtet. Die Platten können von der Nachhärtungs- direkt zur Imprägnierungsstufe geleitet werden, wodurch die Wasserabsorptionsdauer beim Trocknen verkürzt wird. Es könne auch andere Produkte als die oben genannten
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behandelt werden, z. B.
Betonmaterial, Gipsplatten, Tonwaren, Mineralfaserplatten, Platten mit verstärkten Harzbindemitteln, Faserplatten überhaupt und Spanplatten aus Flachsschäben, Bagasse u. a.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen und den folgenden Beispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. l einen Querschnitt des elastischen Rahmens 2 verbunden mit der Bodenplatte 1, Fig. 2 den elastischen Rahmen 2 und die Bodenplatte 1 auf dem unteren Presstisch 3 einer Presse beladen, welcher Rahmenbehälter mit Flüssigkeit 4 gefüllt ist. eine poröse Platte 5. die auf den Rahmen 2 angebracht ist und den oberen Presstisch 6 heruntergepresst, wodurch eine gewisse Deformation des Rahmens 2 verursacht wird, und Fig. 3 in grö- sserem Massstab eine Teilansicht der Fig. 2, woraus das Durchdringen der Flüssigkeit durch die Platte 5 und die Kanten der Platte zwischen dem elastischen Rahmen 2 und dem oberen Presstisch 6 ersichtlich ist.
Beispiel 1 : Um die Kante einer 1 mm Aluminiumplatte mit Ausmassen von 1000X2000mm wurde ein kontinuierlicher Gummirahmen mit dem Querschnitt 50 X 50 mm (Gummiqualität 193, Härte 400C : 5 Shore) mit Hilfe eines Kontaktleimes angebracht. Dieser Rahmenbehälter wurde auf den unteren Presstisch einer hydraulischen Presse beladen, dann mit Wasser gefüllt und eine Spanplatte entsprechender Dimensionen darauf gelegt. Die Spanplatte war mit einem Phenolharzleim als Bindemittel hergestellt und wurde 10 min bei 1800C gehärtet, ihr Volumengewicht betrug 0, 675, die Dilt- ke 15 mm und die Feuchtigkeit 6%. Die Presse wurde 30 sec mit einem Druck von 3 kp/cm2 geschlossen und der Gummirahmen zu einer Höhe von zirka 44 mm zusammengedrückt.
Das Wasser hat die Platte bis auf ihre Oberseite durchdrungen und eingeschlossene Luft konnte zwischen der Oberseite und dem oberen Presstisch leicht abgehen. Die Wasseraufnahme entsprach einer Erhöhung der Feuchte auf60'%.
Die Presse wurde geöffnet, die Platte abgehoben und 24 h lang an der Luft und dann 5 h lang in einem Trockenschrank bei 1200C getrocknet. Der Feuchtigkeitsgehalt war 10"/0. Die behandelte Platte zeigte eine maximale Dickenquellung von zirka 10% nach 5-tägiger Lagerung in Wasser (die Art derBestim- mung wurde durch DIN 52360-52365, Probestück der Grösse 25 X 25 mm festgelegt) verglichen mit 25 % bei unbehandelter Platte.
Beispiel 2 : Eine 15 mm Holzspanplatte mit einem Melaminharzleim als Bindemittel und 10 min bei 1500C gepresst, Volumengewicht 0, 650, Feuchtigkeit 6%, wurde auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Ein Druck von 2 kp/cm2 wurde 15 sec lang aufgebracht und der Gummirahmen wurde auf eine Höhe von zirka 46 mm komprimiert. Die Wasseraufnahme entsprach einer Feuchtigkeitserhöhung auf 32%. Die Platte wurde 2 h gelagert und dann 3 h bei 1000C in einen Trockenschrank gelegt, wonach der Feuchtigkeitsgehalt 10% war. Man hat eine maximale Dickenquellung 10% erhalten, verglichen mit 25% bei einer unbehandelten Platte.
Beispiel 3 : Eine 22 mm Holzspanplatte mit Phenolharz als Bindemittel und gepresst 15 min lang bei 180 C, Volumengewicht 0, 650, Feuchtigkeit 6%, wurde auf gleiche Weise, wie in Beispiel l be- schrieben. behandelt mit 31. piger Wasserlösung von Natriumchlorphenolat (Santobrite). Ein Druckvon 4 kp/cm2 wurde 45 sec angebracht und der Gummirahmen wurde auf etwa 40 mm zusammengedrückt.
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Luft getrocknet auf eine Feuchte von zirka 40% und danach im Trockenschrank auf eine Feuchte von 100/0. Der Chlorphenolatgehalt in der behandelten Platte betrug 1, 5"/0. was als zufriedenstellend beurteilt wird für einen Widerstand gegen Termitenbefall.
Beispiel 4 : Eine 6 mm Hartfaserplatte nach dem Masonitverfahren hergestellt, Volumengewicht 0, 700 und Feuchtigkeit 2%, wurde auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einer 1, 5'% igen Wasserlösung von Natriumchlorphenolat behandelt. Ein Druck von 3 kp/cm2 wurde 10 sec angebracht und der Gummirahmen wurde auf zirka 46 mm zusammengedrückt. Die Flüssigkeitsaufnahme entsprach einer Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes auf 60%. Die Platte wurde in einem Trockenschrank bei 1000C auf eine Feuchte von 10% getrocknet. Der Gehalt an Chlorphenolat der behandelten Platte war l, 5%.
Wenn man das Verfahren nach der Erfindung benutzt, werden folgende Vorteile erreicht :
1. Einseitige Druckimprägnierung mit einfacher Ausrüstung.
2. Niedrige Betriebskosten (keine Pressluft und keine schweren Flüssigkeitspumpen sind erfor- derlich).
3. Effektive Dichtung gegen die Platten auf Grund gleichmässiger Druckverteilung durchdenela- stischen Rahmen.
4. Schnelle und rationelle Produktion.