Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Stranges und Strangpresse zur Durchführung dieses Verfahrens Das vorliegende Patent betrifft ein Verfahren und eine Strangpresse zur kontinuierlichen Herstellung eines Stranges, insbesondere eines plattenartigen, flachen Stranges aus einem Gemisch von Füllmaterial und thermoplastischem oder härtbarem Bindemittel, wobei das Gemisch unter Druck durch einen heiz baren, feststehenden Formkanal gefördert wird, in welchem es zum Strang geformt und das Bindemittel ausgehärtet wird.
Solche Verfahren sind bekannt für splitterige und körnige Holzteilchen und dienen vor allem zur Her stellung von Zwischenlageplatten und Bauplatten. Solche Gemische aus Holzsplitter und einem ver hältnismässig kleinen Anteil von Bindemittel fliessen verhältnismässig sehr schwer und es ist vor allem aus geschlossen, dass sich das Gemisch auch unter sehr hohem Druck im erwähnten Formkanal durch Materialausgleich quer zur Druck- bzw. Förder- richtung gleichmässig über den Querschnitt des _7orrlikanals bzw. des zu erzeugenden Stranges verteilt.
Wohl wird das Gemisch in bekannten Strandpressen der erwähnten Art beim Durch gang durch den Formkanal langsam durchwärmt und damit plastisch, aber die vollständige Durchwärmung erfolgt erst an einer Stelle, wo die wirksamen Drücke auch nicht mehr einen genügenden Ausgleich der Ge mischverteilung bewirken können, weil die verfügbaren Druckkräfte bereits vorher infolge des ausserordentlich hohen Fliesswiderstandes des Gemisches im Form kanal aufgewendet wurden. Solche Platten haben eine schlechte Biege- und Bruchfestigkeit.
Diesen Schwierigkeiten wird nun gemäss vorliegen der Erfindung dadurch abgeholfen, dass das Gemisch mindestens im ersten Teilstück des Formkanals mittels Hochfrequenz gleichmässig erhitzt und in plastischen Zustand übergeführt wird, um eine gleichmässige Ge- mischverteilung über den ganzen Strangquerschnitt und eine gleichmässige Dichte des Gemisches zu erzie len. Es ist dabei gleichgültig, ob es sich um die eingangs erwähnten Holzteilchen oder um flächige Späne han delt, mit welch letzteren eine grössere Festigkeit erreicht wird.
Vorzugsweise wird das erste Teilstück des Form kanals zugleich als sich in Förderrichtung verengende Düse ausgebildet, deren Wandungen als Elektroden eines Hochfrequenzheizsystems benutzt werden. Durch die sofortige vollständige Durchwärmung des Ge misches im Hochfrequenzfeld wird das Bindemittel in plastischen bis flüssigen Zustand versetzt, und aus dem Fasermaterial wird bereits ein grosser Teil der Feuchtigkeit ausgetrieben, so dass das ganze Gemisch plastisch wird, was einerseits das Fliessen im Form kanal wesentlich erleichtert und in der Düse über haupt ermöglicht,
und was vor allem noch unter der direkten Druckwirkung der vor dem Eingang des Formkanals angeordneten Fördermittel eine homogene Gemischverteilung gestattet.
Die rasche Durchwärmung des Gemisches im Hoch frequenzfeld bedingt auch eine verhältnismässig hohe Fördergeschwindigkeit im Formkanal, damit das Bindemittel nicht erhärtet, bevor der Strang die end gültige Form angenommen hat. Diese Forderung stellt sich besonders bei Verwendung einer Düse, in welcher das Gemisch mittels Hochfrequenz rasch erhitzt wird, weil eine Erhärtung des Bindemittels natürlich ver hindert werden soll, bevor das Gemisch die Düse ver lässt. Es werden daher auch im Interesse einer raschen Produktion mit Vorteil Fördermittel angeordnet, die ein grosses Fördervolumen aufweisen.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Anordnung von parallel achsig nebeneinander angeordneten Förderschnecken, die gegenseitig ineinandergreifen, oder quer zueinander bewegliche Förderkolben, von welchen der eine in Förderrichtung und der andere quer zur Förderrich- tung arbeitet, erwiesen.
Anhand der Zeichnung werden das erfindungs- gemässe Verfahren sowie Vorrichtungen zu seiner Durchführung im folgenden beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt nach Linie I-1 in Fig. 2 durch eine Strangpresse, zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Strangpresse nach Linie II-II in Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie T_II-111 in Fig. 1. Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch die Fördermittel einer Ausführungsvariante zu der in Fig. 1 bis 3 dar gestellten Strangpresse.
Fig. 5 und 6 zeigen Längsteilschnitte durch Aus führungsvarianten der Strangpresse und Fig. 7 und 8 zeigen Strangquerschnitte und Schnitte durch den zu ihrer Erzeugung geeigneten Formkanal der Strangpresse.
Die in Fig. 1 dargestellte Strangpresse weist eine aus oberen und unteren Längsprofilen 1 bzw. 2 und aus Profilen 3 bestehenden Rahmen aufgebaute Trag konstruktion auf, die der Montage des Formkanals und der Fördermittel sowie der sonstigen Teile der Strangpresse dient. Die unteren Längsprofile 2 sind miteinander gelenkig verbunden, und, abgesehen von dem in Fig. 1 ganz links dargestellten, können alle Längsprofile 2 mittels Stellschrauben 4 in Vertikal richtung verstellt werden.
Auf die unteren Längsprofile 2 stützen sich untere Begrenzungsplatten eines Form kanals 5 ab, und zwar sind zwei hintere Begrenzungs platten 6 und 7 direkt auf den Trägern abgestützt, während zwei vordere Begrenzungsplatten 8 und 9 mittels druckfester elektrischer Isolatoren 10 auf den darunter liegenden Längsprofilen 2 abgestützt sind. Die Begrenzungsplatten 8 und 9 sind ausserdem gegen einander und gegen die seitlich angrenzenden Maschi nenteile mittels elektrischer Isolatoren 11 abisoliert so dass die beiden Begrenzungsplatten 8 und 9 unab hängig voneinander als spannungsführende Elektroden eines Hochfrequenzheizsystems benützt werden kön nen.
Den Begrenzungsplatten 6 bis 9 liegen entsprechen de obere Begrenzungsplatten 6' bis 9' gegenüber, die den Formkanal der Strangpresse von oben begrenzen. Die oberen Begrenzungsplatten sind mittels Stell schrauben 12 an den oberen Längsprofilen 1 gehalten und können mittels dieser Schrauben mindestens an einem Ende in Vertikalrichtung verstelltwerden, um die Weite des Formkanals 5 auf einen gewünschten Wert einzustellen. Die Begrenzungsplatten 6, 7 und 9 und ihre Gegenplatten 6', 7', 9' sind mit Querkanälen 13 versehen, durch welche aus einem Boiler oder Dampf erzeuger 14 in nicht näher dargestellter Weise Heiss wasser bzw.
Dampf durchgeleitet werden kann, um diese Begrenzungsplatten zu erhitzen. Während die hinteren Begrenzungsplatten 6, 7 und 9 parallel zu ihren Gegenplatten 6', 7' und 9' angeordnet sind und somit einen Formkanal gleichbleibender Weite be grenzen, sind die Begrenzungsplatten 8 und 8' leicht gegeneinander geneigt und bilden eine flache Düse 15, die sich in Förderrichtung, d. h. von links nach rechts in Fig. 1 verengt.
Die eigentliche Fördervorrichtung für das Gemisch besteht aus einer Anzahl von parallelachsigen Förder- schnecken 16, die gemäss Fig. 3 leicht ineinandergreifen und die durch ein in Fig. 1 schematisch angedeutetes Zahnradgetriebe alle mit derselben Drehzahl und im gleichen Drehsinn synchron angetrieben werden. Das vorbereitete Gemisch wird den Förderschnecken 16 durch einen Schacht 17 von oben zugeführt, in welchem noch geeignete, in Fig. 1 ebenfalls schematisch darge stellte Mittel zur gleichmässigen Verteilung und Locke rung des Gemisches vorgesehen sind.
Die Förder- schnecken arbeiten zwischen zwei passend profilierten Platten 18 und 19, so dass das von den Förderschnecken erfasste Gemisch zwangläufig in Achsrichtung der Schnecken in den Eingang der Düse 15 gefördert wird. Der Formkanal 5 ist seitlich von Begrenzungsplatten 20 begrenzt, die im Bereiche der unteren Begrenzungs platten 8 und 9 aus druckfestem Isoliermaterial be stehen, wie Fig. 2 zeigt.
Zur Herstellung eines flachen, plattenartigen Stran ges wird das Gemisch durch den Schacht 17 zugeführt. Das Gemisch kann z. B. aus 100 Gewichtsteilen Faser material, beispielsweise Hobelspänen, Sägemehl oder dergleichen Holzteilchen mit einem Feuchtigkeitsge halt von ungefähr 6%, 2 bis 6 Gewichtsteilen eines pulverförmigen Bindemittels, vorzugsweise eines ther moplastischen, wärmehärtbaren Kunstharzes und 2 Gewichtsteilen Aminoplast bestehen. Der Aminoplast wird unmittelbar vor seiner Beimengung zum Gemisch angemacht und besteht z.
B. aus 100 Gewichtsteilen Harnstoff, 100 bis 200 Gewichtsteilen Formaldehyd, einem Gewichtsteil eines Katalysators, beispielsweise Zinkchlorid und eventuell drei Gewichtsteilen Streck mittel in Form von Kartoffelmehl, Roggenmehl, Wei zenmehl oder dergleichen. Das lose und gut durch mischt zugeführte Gemisch wird von den Schnecken 16 erfasst und unter hohem Druck in den Eingang der Düse 15 gefördert. Die untere Begrenzungsplatte 8 der Düse ist an die spannungsführende Klemme eines Hochfrequenzgenerators angeschlossen, während die obere Begrenzungsplatte 8' geerdet ist, so dass in der Düse ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld ent steht, dessen Feldstärke nach dem Düsenausgang hin zunimmt.
Das in der Düse befindliche Gemisch wird daher einer zunehmenden, gleichmässigen Durchwär- mung ausgesetzt und erreicht beim Ausgang aus der Düse 15 eine Temperatur von beispielsweise 70 bis 160 C. Durch diese Erwärmung wird das Bindemittel in plastischen bis flüssigen Zustand versetzt und die Feuchtigkeit wird zu einem grossen Teil aus dem Faser material ausgetrieben, ohne jedoch sofort zu verdunsten oder zu verdampfen, wodurch das Gemisch aus einer filzigen, unbeweglichen Masse in eine breiartige, plasti sche Masse übergeführt wird, die unter dem noch in unmittelbarer Nähe vor der Düse wirksamen Druck der Förderschnecken 16 nach allen Seiten frei beweg lich ist und sich daher über den ganzen Querschnitt der Düse bzw.
des Formkanals der Strangpresse gleich- mässig verteilt. Eine solche gleichmässige Verteilung ist unbedingte Voraussetzung dafür, dass das Gemisch auch weiterhin gleichmässig erhitzt wird und dass ein homogenes Produkt mit gleichmässiger Festigkeit ent steht.
Die Erfüllung dieser Voraussetzung ist ganz be sonders wesentlich und schwierig bei der Anwendung eines Satzes von nebeneinanderliegenden Förder- schnecken 16, weil ein solcher Satz von Förderschnek- ken nie an allen Stellen des Düseneingangs genau gleiche Mengen von Gemisch anfördert. Die Verwen dung einer Düse und einer raschen und gleichmässigen Erwärmung des Gemisches in derselben ist daher gerade im Zusammenhange mit dem dargestellten Satz von Förderschnecken 16 von grosser Wichtigkeit.
Das bereits vorgewärmte Gemisch tritt in gleich mässiger Dichte und Verteilung aus der Düse 15 in das von den Platten 9 und 9' begrenzte Teilstück des Form kanals ein. Je nach Bedarf und Dicke des herzustellen den, plattenartigen Stranges wird das Gemisch in diesem Teilstück des Formkanals einer Heizung durch die erhitzten Begrenzungsplatten 9 und 9' oder aber, besonders bei dickeren Strängen, einer kombinierten Beheizung durch die erhitzten Platten 9 und 9' und durch ein zwischen diesen Platten entwickeltes Hoch frequenzfeld unterworfen. Die Temperatur der Platten 9 und 9' und gegebenenfalls die Intensität des Hoch frequenzfeldes werden z. B. so eingestellt, dass der Strang aussen eine Temperatur von<B>90'</B> C und im Kern eine solche von 120 C erreicht.
Wird Hochfrequenz heizung angewandt, so wird die untere Begrenzungs platte 9 mit der spannungsführenden Klemme des Hochfrequenzgenerators, z. B. parallel mit der Platte 8, angeschlossen. Es ist in diesem Falle dafür zu sorgen, dass keine hochfrequenten Ausgleichsströme über das Wasser- oder Darnpfbeheizungssystem der Platte 9 fliessen können, zu welchem Zwecke die Zu- und Ab leitungen für das Heizmittel zu der Platte 9 zu Spulen oder Spiralen solcher Art geformt werden, dass ein hoher induktiver Widerstand für eventuelle hochfre- quente Ausgleichsströme entsteht und somit solche Stromabflüsse verhindert.
Die hinteren Begrenzungs platten 6, 6', 7 und 7' des Formkanals 5 können eben falls beheizt oder gegebenenfalls zur Abkühlung des bereits genügend wärmebehandelten Stranges gekühlt werden. Die Durchlaufzeit des Gemisches durch den Formkanal und die Heizintensitäten werden so abge stimmt, dass der Strang das Ende des Formkanals am rechten Ende der Platten 7 und 7' in Fig. 1 mit voll ständig ausgehärtetem Bindemittel verlässt und bereits genügende Festigkeit besitzt, um weiterverarbeitet zu werden. Der Strang kann z. B. auf einen nicht darge stellten Arbeitstisch geführt werden, wo er mittels einer geeigneten Ablängsäge in einzelne Platten gewünschter Grösse zerschnitten werden kann.
Dank der kombinierten Beheizung des Gemisches durch erhitzte Platten und durch Hochfrequenz kann das Gemisch verhältnismässig rasch durchwärmt wer den, was seinerseits eine hohe Durchlaufgeschwindig- keit des Stranges bei geringer Länge des Formkanals erlaubt.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante der Förder- mittel der Strangpresse. Es ist mindestens eine Förder- schnecke 16 vorgesehen, durch welche das durch den Schacht 17 eintretende Gemisch nach rechts in Fig. 4 quer zur Bewegungsrichtung eines ersten Kolbens 21 gefördert wird. Das Gemisch wird dann von dem in Vertikalrichtung auf und ab bewegten Kolben 21 er fasst und nach unten in einen eigentlichen Förderraum 22 gefördert, in welchem ein geeigneter Kolben 23 in Horizontalrichtung hin und her bewegbar geführt ist.
Rechts in Fig. 4 schliesst an den Förderraum 22 der Formkanal 5 an, welcher in diesem Falle entweder mit einer Düse 15 oder aber direkt mit planparallelen Be grenzungsplatten 8 und 8' beginnen kann, die jedoch gemäss Fig. 1 als Elektroden einer Hochfrequenzhei- zung geschaltet sind.
Die Förderschnecke bzw. Förderschnecken 16 werden im Betrieb kontinuierlich angetrieben und die Kolben 21 und 23 werden durch Nocken- oder Kurbel triebe in der Weise synchron angetrieben, dass der Kolben 21 seine untere Endlage einnimmt und damit den Förderraum 22 nach oben abschliesst, wenn der Kolben 23 nach rechts in Fig. 4 vorläuft. Damit wird das vom Kolben 21 in den Förderraum 22 gebrachte Gemisch in diesem Förderraum, welcher zum Teil vom Kolben 21 begrenzt ist, vom Kolben 23 komprimiert und kann unter keinen Umständen nach oben aus weichen, selbst wenn sehr rasch gearbeitet wird.
Es ist mit der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung möglich, Kolbenbewegungsfrequenzen von zwei und mehr Hüben pro Sekunde zu erreichen, was eine rasche För derung des Gemisches durch den Formkanal und eine hohe Produktionskapazität mit sich bringt.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante der in Fig. 1 dargestellten Strangpresse, bei welcher mit den För- derschnecken 16 in die Düse 15 ragende Stäbe 24 ver bunden sind. Solche Stäbe können mit einzelnen oder allen Förderschnecken verbunden sein. Sie erzeugen im hergestellten Strang Hohlräume, die zum Einlegen von Installationsteilen dienen können, wenn aus dem hergestellten Strang Bauelemente gewonnen werden, oder die auch lediglich zum Zwecke einer gewissen Materialeinsparung vorgesehen sein können.
Die Stäbe 24 können aus Isoliermaterial bestehen, um das hochfrequente elektrische Feld in der Düse 15 nicht zu beeinflussen. Mindestens ein dem Stab 24 entsprechen der Stab könnte am Kolben 23 nach Fig. 4 angebracht sein.
Bei der Ausführungsvariante nach Fig.6 dient eine einzige Fördervorrichtung zur Speisung von zwei Formkanälen, so dass also gleichzeitig zwei Stränge hergestellt werden können. Die spannungsführende Elektrode 8" der Düse 15 und die spannungsführende Elektrode 9" des auf die Düse folgenden Teilstückes des Formkanals sind direkt miteinander verbunden und bilden eine mittlere Trennwand zwischen einem oberen und unteren Formkanal 5'. Die Elektrode 8" ist am vorderen, in die Düse 15 ragenden Ende als Schneide ausgebildet, die das in die Düse eintretende Gemisch in zwei gleichartige Stränge trennt.
Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, ist es natürlich auch möglich, anstelle eines plattenartigen Stranges mit planparallelen Oberflächen einen profilierten Strang zu erzeugen, was z. B. zur Herstellung von Bauteilen oder Verkleidungsmaterial interessant sein kann. So kann gemäss Fig. 7 eine gewellte Platte oder gemäss Fig. 8 eine gerillte Platte mit Dickenunterschieden er zeugt werden. Die Heizkanäle der Begrenzungsplatten z.
B. 9", und 9'a, können dabei, wie für die Platten 9',, dargestellt, dem Profil angepasst sein, um eine möglichst gleichmässige Oberflächentemperatur der Platte zu er halten, oder die Heizkanäle können gerade verlaufen, wie für die Platten<B>9.</B> angedeutet, sofern damit eine genügend gleichmässige Erhitzung des durch den Form kanal fliessenden Stranges erzielt wird.
Die oberen Querprofile 3 der Rahmen der Tragkonstruktion der Strangpresse können mindestens einseitig lösbar mit den Vertikalschenkeln der Rahmen verbunden sein und können somit mittels Hebezeug hochgeschwenkt bzw. abgehoben werden, um die Begrenzungsplatten 6 bis<I>9 bzw. 6'</I> bis 9' auszuwechseln, wenn der Quer schnitt des Formkanals geändert werden soll oder, wenn die Anlage repariert oder gereinigt werden muss.