DE1089540B - Verfahren zur Gewinnung einer Matte aus gegebenenfalls mit Binde-mitteln versetzten Lignozellulosefasern fuer die Herstellung von Holzfaserplatten od. dgl. - Google Patents

Description

S/ff

DEUTSCHES

W19332IW381

ANMELDETAG: 28.JUNI1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 22. SEPTEMBER 1960

Das Zerfasern des Ausgangsmaterials für die Herstellung von Holzfaserplatten od. dgl. hat bekanntlich den Vorteil, daß sich die Fasern zu Matten verfilzen, wodurch das Endprodukt eine große Festigkeit erhält. Bei den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung dieser Fasermatten wird jedoch kein Optimum an Festigkeit des Endproduktes erzielt, weil bei den bisher bekannten Zerfaserungsprozessen nur wenig Fasern in optimaler Länge anfallen, die sich bekanntlich zum Verfilzen besonders eignen. Sowohl bei dem Kämmverfahren als auch bei dem Zerreiben der Späne zwischen Metallscheiben werden die Fasern in zu starkem Maße in kleine Stücke zerbrochen. Diesen Übelstand hat man dadurch zu beseitigen gesucht, daß man das Zerreiben der Späne in feuchtem Dampf bei hoher Temperatur vornahm, wobei die Späne bis ins Innere aufgeweicht werden, damit das Lignin plastisch wird. Als Folge davon werden die äußeren Partien der Späne überhitzt, und es besteht Feuergefahr. Dies verdirbt die Holzfaser und schädigt die Festigung der daraus hergestellten Produkte. Es verwandelt weiterhin einen erheblichen Teil der Holzsubstanz in wasserlösliches Material, das in den nachfolgenden Prozessen, insbesondere bei der Wasserbehandlung, verlorengehen kann.

Das Verderben der Substanz und die Auflösung eines Teiles der Holzsubstanz sind in noch höherem Grade bei dem Explosionsverfahren der Fall. Außerdem wird bei diesem Verfahren die Holzsubstanz dunkel und kann nur für dunkle Produkte verwendet werden. Die Fasern werden außerdem sehr weich, was nur durch den Zusatz fremder Bindemittel kompensiert werden kann. Außerdem werden die Fasern tot und sind nicht mehr geschmeidig und elastisch und verlieren dabei an Bindefähigkeit. Bis zu einem Drittel der totalen Holzsubstanz wird hier in wasserlösliches Material verwandelt, das bei den nachfolgenden Prozessen verlorengeht.

Zu dem Verfilzen, also zur Mattenbildung, sind bisher zwei Verfahren gebräuchlich. In dem Naßverfahren wird die Wasseraufschlemmung auf ein Drahtgitter oder Filter gebracht, um das Wasser abzutrennen. Das ist das gebräuchliche Verfahren aus der Papierfabrikation.

Dieses Verfahren ist aus mehreren Gründen unerwünscht. Zunächst verlangt es kostspielige Maschinen, weiterhin werden die wasserlöslichen Substanzen ausgewaschen, und damit geht ein wesentlicher Teil gerade der Bindemittel des Holzes verloren und wird mit dem weißen Wasser weggeschwemmt. Dieses weiße Wasser stellt bekanntlich ein ernstes Problem dar. Die so hergestellten Matten sind schwer von Wasser und schwer zu handhaben. Sie können nicht gelagert, transportiert oder sonstwie behandelt wer-Verfahren zur Gewinnung einer Matte aus gegebenenfalls mit Bindemitteln versetzten Lignozellulosefasern für die Herstellung von Holzfaserplatten od. dgl.

Anmelder:

Weyerhaeuser Timber Company, Tacoma, Wash. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. O. Loesenbeck, Patentanwalt, Bielefeld, Herforder Str. 17

Clark C. Heritage, Tacoma, Wash. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

den, bevor sie in der Heißpresse gepreßt sind. Der hohe Wassergehalt macht einen großen Aufwand von Hitze während des Preßvorganges erforderlich und erhöht damit die Kosten des Verfahrens. Befriedigende Filzmatten können nicht hergestellt werden. Außerdem tendieren unter gewissen Bedingungen die Fasern dazu, sich in der Maschine nach einer Richtung zu orientieren und dadurch von ihrer Fähigkeit der Verflechtung zu verlieren.

Das Trockenverfahren, wobei trockene oder meist feuchte Fasern zu einer Matte zusammengesetzt werden, vermeidet einige dieser Schwierigkeiten. Es erfordert nur einfache Ausrüstung und verhindert den Verlust von wasserlöslichen Substanzen. Weiterhin können zusätzliche Materialien wirksam auf den Fasern niedergeschlagen werden und werden dann nicht mit dem weißen Wasser fortgespült, wie es in erheblichem Maße bei den Naß verfahren der Fall ist. Jedoch hat auch dieses Verfahren Nachteile. Zunächst ist es schwierig, die Fasern gleichmäßig mit Bindemitteln zu bedecken, wo' solches gebraucht wird. Die Fasern tendieren dazu, sich zusammenzuballen und Klumpen und Flocken zu bilden, und das führt zur Herstellung nicht gleichmäßiger Matten. Weiterhin sind manche dieser luftdurchlässigen Formen schwer zu handhaben, da sie zu lose verfilzt sind und leicht auseinanderfallen. Auch sind die Fasern an der Oberfläche nicht genügend verankert und werden leicht von der Luft fortgeblasen, wahrend sie sich nach der Pres-

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sung leicht abreiben. Endlich ist es bei diesen Trockenverfahren schwierig, integrale mehrlagige Matten zu bilden, die beispielsweise grobe Fasern im Innern und feine Fasern an der Außenseite haben.

Diese Übelstände können bei dem Verfahren nach der Erfindung nicht mehr auftreten. Das neue Verfahren besteht darin, daß das Ausgangsmaterial durch Zerreiben in Sattdampf von 3,5 bis 14kg/qcm Überdruck zu Fasern mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis 40% aufbereitet wird, die gewonnenen Fasern in mehreren Fraktionen verschiedener Größe getrennt und die Fraktion mit dem optimalen Gehalt an langen Einzelfäden in einem Luftstrom gegen eine perforierte Trennwand getrieben wird, wobei unter der Trennwand ein Regen von Fasern entsteht, die sich zufällig und ungeordnet zu einer Matte niederschlagen und verfilzen. Durch dieses Verfahren wird der Verfilzung zur Matte ein Maximum an langen Fasern zugeführt, die eine große Festigkeit, insbesondere Biegefestigkeit, der daraus hergestellten Gegenstände bedingen. Dadurch, daß immer nur die Oberfläche der Späne beim Zerreibeprozeß plastifiziert und danach zerrieben wird, wird auch ein Maximum an langen Fasern aus dem Ausgangsmaterial gewonnen, wobei die wertvolle Holzsubstanz erhalten bleibt und nicht verlorengeht.

In den Zeichnungen ist das neue Verfahren in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Apparates, der zur Herstellung der Fasern dient,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Verfilzungsapparates zur Herstellung der Fasermatte aus den nach Fig. 1 hergestellten Fasern,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit,

Fig. 4 eine vierzigfach vergrößerte Fotografie der nach dem Verfahren hergestellten Fasern einer Douglastanne,

Fig. 5 eine ähnliche Fotografie wie Fig. 4, fünfzehnfach vergrößert, die Fasern zeigt, die aus Douglastannenspänen nach dem Dampfverfahren zwischen rotierenden Metallscheiben gewonnen sind,

Fig. 6 eine Fotografie, fünfzehnfach vergrößert, eines Filzes, der aus den Fasern nach Fig. 4 nach der pneumatischen Preßtechnik hergestellt ist.

Nach der Erfindung wird Lignozellulose in Form von Spänen, beispielsweise aus Stengeln, Bagasse, Stroh od. dgl., insbesondere aber aus Holz, in den Einwurftrichter 10 eingefüllt. Von hier gelangen die Späne mittels des Schneckenförderers 12 in eine horizontale Richtung, und zwar in den Dampfvorheizer 14 des Faserbereiters. Dieser weist eine Konstruktion auf, worin die Lignozellulose einer Reibwirkung und gleichzeitig der Einwirkung von Dampf unterworfen wird. Vorzugsweise wird hier eine Faserbereitungsanlage verwendet, die unter dem Namen »Asplund«-55 bekannt ist. Der Vorheizer 14 hat auf einer inneren Seite eine Verengung 16. Der unter Druck stehende Dampf wird durch die Leitung 18 zugeführt, die ihn gleichfalls in die Kammer 24 zuführt.

Die Späne wandern aus dem horizontalen Vorheizer 14 in den vertikalen Vorheizer 20, von wo sie durch die Schnecke 22 in die Faserbereitungskammer 24 gefördert werden. Hier, wo sie bereits durch den Dampf aufgeweicht ankommen, werden sie zwischen die rotierenden Scheiben 26, 28 gefördert, die sie in die 6g Form von Fasern zerreiben. Das Produkt besteht in der Hauptsache aus Fasern in der Form von individuellen Röhrchen oder Fäden zusammen mit einem kleinen Teil eines flexiblen Haufens von Fasern. Dieses Resultat ist erreicht durch folgende Verfahren:

Jeder Span muß ganz durchgeheizt werden, wobei die Holzsubstanz stark beschädigt wird. Nach dem neuen Verfahren werden, sobald die Oberfläche eines jeden Spanes so weit geheizt ist, daß das Lignin aufgeweicht ist, die Oberflächen der Fasern durch die rotierenden Scheiben zu Fasern zerrieben. Dadurch entsteht eine neue Oberfläche des Spanes, die, sobald sie wieder aufgeweicht ist, gleichfalls zerrieben wird usw., bis der ganze Span zwischen diesen Scheiben zu Fasern zerrieben ist. Auf diese Weise wird keine Holzsubstanz vernichtet und ein Maximum von gut definierten Fasern erreicht, während der Haufen kleinerer Fasern relativ gering ist.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, die Bedingungen in dem Faserbereiter sorgfältig zu kontrollieren, die für jedes Material verschieden sein können. Holzspäne werden z. B. einem Dampfdruck von etwa 3,5 bis ungefähr 14 kg/qcm und mit einer dem gesättigten Dampf entsprechenden Temperatur und einer Zeit von ungefähr ¹U bis etwa 30 Minuten unterworfen. Besonders vorteilhaft sind Drücke von 5,6 bis etwa 11,2 kg/qcm und eine Dauer von ¹Is bis etwa 6 Minuten. Wenn die Lignozellulose unter diesen Bedingungen entfasert wird, so erhält man ein Maximum von individuellen Fasern und eine Minimum der Zerstörung von Holzsubstanz.

Das in der Kammer 24 bereitete Faserprodukt wird durch eine Öffnung 30 entladen, die eine Art Abschluß auf der Außenseite der Maschine bildet. Dieser Abschluß zusammen mit der Verengung 16 auf der Zuleitungsseite hält den gewünschten Druck aufrecht.

Die aus der Kammer 24 geförderten Fasern passieren dann die Leitung 32 und besitzen die Maschinentemperatur und einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen etwa 30% und ungefähr 100% seines Trockengewichtes» Da das Produkt plötzlich aus einer Region relativ hohen Druckes in eine Region mit atmosphärischem Druck gelangt, wird durch die Expansion des Dampfes Wärme frei, die zur Trocknung der Faser beiträgt.

Die Fasern sind im Zustand turbulenter Bewegung und können jetzt vorteilhaft mit zusätzlichem Material gemischt werden, insbesondere mit wärmehärtenden Bindemitteln, die als wärmehärtende Harze durch die Leitung 34 zugeführt werden. Diese Bindemittel wie auch anderes Material können auch an anderen Punkten zugeführt werden, beispielsweise durch die Leitung 36 dem Vorheizer 20 und die Leitung 38 der Kammer 24.

Als wärmehärtende Harze werden zweckmäßig verwendet : Harnstoffe, Formaldehydharze, Melaminharze, Phenolaldehydharze (einschließlich der wärmehärtenden harzartigen Kondensationsprodukte von Phenol und Formaldehyde), Phenolacetaldehyde, Kresole und Formaldehyde, Resorzinol und Formaldehyde.

Ein wärmehärtendes Harz, das für diesen Prozeß besonders geeignet ist, ist Phenolformaldehydharz mit einem Formaldehydverhältnis von etwa 1,5 bis 3:1, wobei man zweckmäßig etwa 1,5 bis 3 Mol Formaldehyd auf jedes Mol Phenol verwendet. Diese Bindemittel mögen durch folgende Daten gekennzeichnet werden.

Viskosität (cP bei 25° C) 100 bis 1000

Spezifisches Gewicht bei
25/25⁰C 1,14 bis 1,16

Prozent Alkaligehalt (NaOH) 2 bis 6 Nichtflüchtige Bestandteile (%) 30 bis 50

Diese und andere wärmehärtende Harze können einzeln oder in Mischungen verwendet werden. Zweck-

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mäßig sind Beträge von etwa 0,1 bis etwa 15%, vorzugsweise jedoch zwischen etwa 2 und 6% des Gewichtes, bezogen auf das Trockengewicht der behandelten Fasern.

Wo ein thermoplastisches Bindemittel allein oder in Verbindung mit einem wärmehärtenden Harz verwendet wird, sind Beträge von 2 bis 60%, vorzugsweise zwischen 5 und 4O°/o, zweckm_oßig, bezogen auf das Trockengewicht der Faserkomposition. In Ab-

Diese Figur ist mit der Fig. S zu vergleichen, die Fasern illustriert, die von Spänen mittels Dampf zwischen rotierenden Scheiben unter atmosphärischen Bedingungen gewonnen sind. Es ist augenscheinlich, daß dieses Produkt einen Anteil von Stäbchen, Bändern und Klötzchen enthält. Weiterhin enthält es einen relativ hohen Teil von gebrochenen Fasern. Es ist klar, daß, wenn diese Mischung von Spänchen, Bändchen und Klötzchen befreit wird, der Rest noch

weise zwischen S und 40⁰Zo-, zweckmäßig, bezogen auf io keine Fäden und flexible Bunde von Fäden darstellt, auch andere Stoffe verwendet werden, wie Asphalt, wie beim Verfahren nach der Erfindung erreicht wird. Gilsonit, Harz von Fichtenholz, einschließlich dem Die gewünschten Eigenschaften der Fasern werden

extrahierten Fichtenholzpech (Vinsol), thermoplaste außerdem bestimmt durch die Teilchengröße und ihre sches Naturgummi, wie Kongogummi, thermoplastischer Verteilung, die Komprimierbarkeit und ihr Ver-Celluloseäther, thermoplastischer Ester, thermopla- 15 filzungsvermögen. Nach der Klassifizierung von stische Polyvinylchloride und Acetate. Clark fallen weniger als 5% in die + 8-Fraktion,

Um die feuchte Mischung von Fasern und Binde- die dadurch gekennzeichnet ist, daß Stückchen und mitteln zu trocknen und um das wärmehärtende Harz größere Teile fehlen, während weniger als 25 % in die zu einem Optimum niederzuschlagen, ohne es un- — 80-Fraktion fallen, die besagt, daß nur ein relativ wirksam und schwerflüssig zu machen, wird die Faser- 20 kleiner Teil von feinen Fasern anwesend ist, und bindemischung rasch durch das Rohr 32 geführt, wo davon ein großer Teil aus kleinen ganzen Fasern besie sorgfältig gemischt wird, weiterhin durch die steht. Die Fasern haben eine hohe Widerstandskraft Expansion des Dampfes abgekühlt und teilweise ge- gegen Kompression, z. B. einen Wert von etwa trocknet wird und der Harzbestandteil nur teilweise ge- 0,040 kg/qcm. Das bedeutet, daß die Fasern lebendig trocknet wird, wegen der kurzen Dauer dieser Passage. 25 sind, so daß sie sich zu einer festen Matte verfilzen. Von dem Rohr 32 gelangt die Mischung durch den Teste dieser Verfilzbarkeit haben ergeben, daß die Dampfabscheider 40, wo ein weiterer Kühleffekt statt- elastische Festigkeit dieser Matten etwa doppelt so findet, und gelangt dann in ein zweites Leitungsrohr 42. hoch ist wie nach anderen Verfahren, so daß sie sich Dieses Rohr 42 führt zu einer Heizkammer 44, die daher vorzüglich zur Herstellung von Holzfaserplatten mit Luft oder anderem, nicht hydrierendem Gas ge- 30 eignen. Ihre Eigenschaften nähern sich denen des füllt ist, wie z. B. Stickstoff, Rauch- oder Abgase, die, Holzes, während eine hohe Ausbeute bei der Gewenn nötig, in einen Erhitzer 46 und durch den Ven- winnung möglich ist. Das ist ein Erfolg dieses Vertilator 48 in die Kammer getrieben werden. Dadurch fahrens, der eine Trennung der gebildeten Fasern ersteigt die Temperatur der Mischung zu einer Höhe, möglicht, ohne die Produkte in der Lignose zu bei welcher die Mischung zu einem Wert von etwa 5 35 schädigen, wobei die wasserlöslichen Substanzen erbis ungefähr 40% trocknet, vorzugsweise zwischen halten bleiben und wo keine Verfärbung des Holzes 10 und 30% des Gewichtes. Ferner rindet ein weiteres stattfindet.

Niederschlagen des Harzes statt, ohne daß seine Die natürliche Bindekraft der Holzfasern kann ver-

Bindekraft und seine beweglichen Qualitäten leiden. stärkt werden durch einen entsprechenden Zusatz von

Die trockene Mischung wird von der sie fördernden 40 künstlichen Bindemitteln. Diese künstlichen Binde-Luft im Zyklon 50 getrennt, wo die Mischung schnell mittel werden über die Fasern gespritzt und diese abkühlt. Das verhindert ein weiteres Abbinden des imprägniert und im Falle von wärmehärtenden Harzen Harzes. Das Faserprodukt mit oder ohne zugeführtem auf die Fasern niedergeschlagen. Nach dem neuen Ver-Harz wird dann auf das Förderband 52 zur Lagerung fahren ist es nicht erforderlich, die Fasern der oder zur Mattenbildung oder zu den Fasertrennvor- 45 Wirkung heißer oder chemisch wirksamer Mittel zu richtungen 54 gefördert. Die letzteren bestehen aus unterwerfen, die schädigend wirken, um einen festen einer Serie von fibrierenden Gittern, eine Windfege, Filz mit überlegenen Eigenschaften zu erhalten,
eine oder mehrere Trockenschleudern und ihre Funk- Es ist ein Haupterfindungsmerkmal, die so ge-

tion besteht darin, die Fasermischung in eine Mehr- wonnenen Fasern durch eine pneumatische Vorzahl von verschiedenen Größen »Fraktionen« zu So richtung, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, trennen. Eine solche Fraktion kann aus relativ kleinen zu trennen. Die aus der Leitung 59 anfallenden Fasern und feinen Teilchen bestehen, die abgeworfen werden fallen auf das Förderband 60 (Fig. 2), das mit der kann. Eine andere Fraktion kann aus gröberen Teil- Waage 62 zusammenarbeitet, so daß es möglich ist, chen bestehen, die abgeworfen oder einer weiteren.^ eine abgewogene Menge des Gemisches in den Verkleinerung zugeführt werden kann oder durch die 55 Trichter 64 zu fördern. Der Trichter 64 mündet in Leitung 56 im Kreislauf zu dem Einwurftrichter 10 die Rohrleitung 66, die mit einer seitlich vorstehenden zurückgefördert wird, um denselben Arbeitsgang noch öffnung 68 versehen ist, in die die Fremdbindemittel einmal durchzumachen. Eine weitere Fraktion hat die eingeführt werden können. Diese Fremdbindemittel gewünschte Beschaffenheit für die Matte gemäß der werden dem Trichter 68 durch das mit einer Waage Erfindung. Diese Fraktion wandert durch die Lei- 60 zusammenarbeitende Förderband 70 über das Fördertungen 58, 59 und gelangt dann zu einem Förderband, band 72 zugeführt. Die weitere Förderung des Gemisches erfolgt mittels des Ventilators 14, dessen Luftstrom das Gemisch in die lange Leitung 76 treibt, wo die Mischung der Fasern mit den zugesetzten 65 Mitteln erfolgt. Von hier gelangt das Gemisch in ein Gehäuse 78, in dem eine Expansion der Förderluft und dadurch eine Verminderung der Geschwindigkeit der Fasern stattfindet. Das Gehäuse 78 verbreitert sich nach unten und hat zweckmäßig einen rechteckigen

das sie zu den Mattenbildungsapparaten fördert. Diese Leitung 58 hat auch eine Zuführung zur anderen Seite des Förderbandes 52, so daß sie von beiden Seiten gespeist werden kann.

Bei diesem beschriebenen Verfahren wird ein Faserprodukt erhalten, das ausschließlich für die folgende Mattenherstellung geeignet ist:

Diese Fasern bestehen aus einzelnen Fäden oder

aus flexiblen offenen Bündeln von Fäden (s. Fig. 4). 70 Querschnitt, während sein Boden halbrund ausgebildet

7 8

ist Fig. 3). Dieser Boden des Gehäuses 78 besitzt die Die Herstellung der Fasern und der Matten ist

symmetrisch angeordneten Öffnungen 84, deren Durch- deshalb besonders vorteilhaft, weil die Fasern zuerst messer so gewählt ist, daß er den individuellen Fäden, in einem Luftstrom gefordert und danach durch den die von der Druckluft des Ventilators gegen den Trennboden 82 in Einzelfasern getrennt werden, die Boden gedruckt werden, die Möglichkeit gibt, durch 5 im Luftstrom gegen die durchlöcherte Auflage 90 gediese Öffnungen auszutreten. In der Praxis mögen trieben werden. Dabei entstehen Faserbilder, wie sie diese Öffnungen von 6,5 bis 9,5 mm Durchmesser in Fig. 6 dargestellt sind. Die Fasern liegen darin haben. Die öffnungen dienen dazu, die in Klumpen vollkommen ungeordnet, alle in einem ganz beliebigen oder Haufen befindlichen Fasern zu trennen, so daß Winkel zueinander, so daß sie sich bestens verflechten unterhalb dieser Öffnungen ein Regen von Einzel- io und verfilzen können und damit eine zusammenfäden entsteht (s. Fig. 3). Zur Unterstützung der hängende Matte bilden. Diese Matte trägt sich selbst, Auflösung der Faserklumpen durch die Öffnungen 84 so daß sie fortbewegt werden kann, ohne daß die des Bodens 82 ist hier ein Schaufelrad 86 angebracht. Oberfläche bricht oder daß Brüche im Inneren entstehen. Die individuellen Fasern und Fäden, die durch die Es ist augenscheinlich, daß, wenn diese Matte durch

Öffnungen 84 treten, werden in einem beständigen 15 Hitze und Druck zu einer Platte geformt wird, die Strom, der seitlich durch Seitenbleche 104, hinten ungeordneten orientierten Fasern eine große Festigdurch das Rückenblech 106 begrenzt wird, unter der keit gewährleisten. Das Produkt zeichnet sich weiter-Wirkung der Druckluft gegen eine durchlöcherte Auf- hin durch überlegene Elastizität aus. lage, vorzugsweise ein mit der gewünschten Geschwindigkeit in Bewegung befindliches endloses Sieb- 20 Ausführungsbeispiel band 90 getrieben. Hierauf schlagen sich die Fäden

und Fasern zu der gewünschten Dicke nieder. Holzspäne der Douglastanne wurden in der Asplund-

Die Verfilzung der sich auf dem bewegten Sieb- maschine bei einemDampfdruckvon ungefähr lOkg/qcm band 90 befindlichen Matte von Fasern wird durch Überdruck und einer der Sättigung des Dampfes entein Vakuum unterhalb des Siebbandes unterstützt. Zu 25 sprechenden Temperatur aufbereitet. Die Späne waren diesem Zweck ist unterhalb des Siebbandes ein Saug- etwa 1 Minute in der Maschine. Etwa 1% Phenoltisch 92 angeordnet, der über die Leitung 94 mit dem formaldehydharz in der Form einer alkalischen Lö-Exhaustor 96 in Verbindung steht, der durch die Lei- sung mit einem Harzgehalt von etwa 40% und einem tung 98 den abgesaugten Blasstrom in den Zyklon 100 p_H-Wert von etwa 11 wurde in den Trichter 68 eingebläst, der als Abscheider dient. Die feinsten Teilchen, 30 führt. Die erhaltenen Fasern wurden zu einem Feuchtigdie infolge des Vakuums abgesaugt werden, treten keitsgehalt von 25% des Gewichtes getrocknet, über diesen Weg in den Zyklon 100 ein und werden Bei einem Vergleichsversuch wurden aus der Douglas-

hier abgeschieden und fallen in den Trichter 64 und tanne Fasern gewonnen, bei Behandlung von ganzen machen somit denselben Weg noch einmal durch, Holzspänen, bei einem Dampfdruck von etwa wobei sie unter Umständen mit Bindemitteln versehen 35 4,2 kg/qcm Überdruck und einer der Sättigung des in der Matte hängenbleiben und nutzbar gemacht Dampfes entsprechenden Temperatur über eine Zeit werden. Bei diesem Prozeß spielen naturgemäß die von etwa 30 Minuten behandelt. Die mit Dampf beGeschwindigkeit des Schaufelrades 86, die Größe des handelten Späne wurden dann nach dem Mahlverfahren Vakuums eine gewisse Rolle und müssen aufeinander (Allis-Chalmers Interplane) weiterbehandelt, um einen abgestimmt werden. Im allgemeinen muß die Ge- 40 maximalen Anteil von individuellen Fasern zu erschwindigkeit der Fasern im Luftstrom etwa 30 bis halten. Das Faserprodukt wurde zu einem Feuchtig-450 m pro Minute in der Region oberhalb des Sieb- keitsgehalt von etwa 15% getrocknet. Beide Produkte bandes 90 sein, um eine Unorientierung, also zufällige wurden auf Teilchengröße und Verteilung, Dichtigkeit Orientierung der Fasern und damit einen guten Ver- der Zusammenballungen, Zusammendrückbarkeit und flechtungseffekt zu erhalten. 45 Verfilzbarkeit verglichen, was bereits bei Besprechung

Nachdem das Vlies 102 die Stätte seiner Bildung der Fig. 4 und 5 erfolgt ist. Dabei wurde besonders verlassen hat, passiert es auf dem Siebband 90 die das Vorhandensein von höchst erreichbar langen Walzen 108 und 110, wobei eine Zusammenpressung Fäden und die Abwesenheit von Stäbchen, Bändern stattfindet, die das Vlies selbsttragend macht. Danach und Klötzchen beobachtet und festgestellt, daß bei dem wird das Vlies mittels des Förderbandes 116 weiter- 50 Produkt gemäß der Erfindung die größeren Stückbefördert und passiert zunächst die seitlich ange- chen, also Stäbchen, Bänder und Klötzchen, fast vollordneten Sägen 118, die die Seitenwand begradigen, ständig fehlten, während sie bei dem Produkt nach dem und danach die Trennmittel 120, die den Strang auf Vergleichsverfahren noch zu 21 % vorhanden waren. Länge abteilen, so daß rechtwinklige Tafeln entstehen. ^-Jfaserff*ftaelf~9er Fraktion —24+50 (Klassifikation Diese Tafeln gelangen dann auf das Förderband 122 55 Clark) waren beim Produkt nach der Erfindung zu und von hier über die Rutsche 128 auf das Förder- 31%, beim Vergleichsprodukt nur zu 21% vorhanden, band 126, das mit einer größeren Geschwindigkeit als Bei der Douglastanne haben die maximalen Fasern das Förderband 122 umläuft, um die einzelnen Tafeln eine Länge von 7 mm. 7 mm und weniger lange Fasern zu trennen. Dieses Förderband 126 fördert die Tafeln wurden beim Produkt nach der Erfindung zu 83 %, direkt in die Presse 130, wo die endgültige Pressung 60 beim Vergleichsprodukt zu 81% gewonnen. Aber zu der Holzfaserplatte stattfindet. maximale Fasern, also Fäden in Länge von 7 mm

Diese Pressung erfolgt je nach der Dicke des wurden bei dem Produkt nach der Erfindung zu 81%, Vlieses seinem Feuchtigkeitsgehalt, dem Charakter beim Vergleichsprodukt dagegen nur zu 38% geder künstlichen Bindemittel, der Dichte usw. unter wonnen.

den verschiedenen Bedingungen. Im allgemeinen wird 65 Das Verfahren nach der Erfindung liefert also mehr zur Herstellung einer Holzfaserplatte von 3 mm Dicke, als das Doppelte an 7-mm-Fäden als die bisher bebei einem Vlies mit etwa einem Feuchtigkeitsgehalt kannten Verfahren.

von 5 bis 40% des Gewichtes, bei etwa 120 bis 250° C Ein Vergleich der Dichte der Zusammenballungen

und einem Druck von etwa 3,5 bis 70 kg/qcm etwa 2 bei beiden Verfahren zeigt, daß beim Erfindungsgegenbis 10 Minuten lang gepreßt. 70 stand diese Dichte 0,0215 kg/cdm beträgt, beim Kon-

trollversuch nur 0,02 kg/cdrri. Vergleiche über die Kompressibilität haben ergeben, daß sie beim Erfindungsgegenstand 0,045 kg/qcm beträgt, beim Vergleichsversuch nur 0,026 kg/qcm. Diese Werte zeigen, daß die Fasern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren federnder und verfilzender sind als die beim Kontrollversuch.

Vergleiche der Verfilzbarkeit beider Produkte haben ergeben, daß die Festigkeit beim Erfindungsgegenstand fast doppelt so groß ist wie beim Kontrollversuch, was wiederum die bisher unerreichbare Festigkeit der Matten und der Holzfaserplatten nach der Erfindung beweist.

Weiterhin wurde die Bruchfestigkeit der Platten nach beiden Verfahren untersucht. Die Fasern, aus denen die Platten hergestellt wurden, haben im Luftstrom eine Geschwindigkeit von etwa 61 m pro Minute und einen Druck an der Trennwand 82 von etwa

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1000 mm Wassersäule und in dem Saugtisch 104 einen Unterdruck von 145 mm Wassersäule. Die dabei entstehenden Vliese 102 wurden bei einem Druck von 53 kg/qcm und 200° C für 8 Minuten gepreßt. Von den beiden Platten hatte die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene einen Bruchmodul von 480 kg/qcm, die Kontrollplatte dagegen nur einen Bruchmodul von 390 kg/qcm, wobei die Platten eine Dichte von 1 kg/cdm hatten.

Endlich zeichnen sich die nach Verfahren hergestellten Holzfaserplatten durch eine bemerkenswerte Biegefestigkeit aus, die wesentlich größer ist als die der bisher nach dem bekannten Verfahren hergestellten Platten. Die Versuche wurden in der Weise ausgelegt, daß die Platten für eine gewisse Zeit in Wasser gelegt und danach zu einem Winkel von 135° auf einer der üblichen Biegemaschinen gebogen wurden.

Das Ergebnis ist in der Tabelle aufgeführt.

Bewässerungszeit

Platte nadi der Erfindung	Oberfläche	Winkel	Im Handel befindliche Platte 1	Oberfläche	Winkel	Im Handel befindlich	Oberfläche
Bruch	1	134°	Bruch	1,2	128°	Bruch	3
0	1	122°	0	1,5	108°	X	—
0	3	134°	X		118°	X	—
0	X	X

Winkel

35 Minuten
5 Minuten
3 Sekunden

Zeichen: X = Die Platte brach beim Biegen.

0 = Kein Bruch während des Biegens.

1 = Befriedigende Oberfläche.

2 = Marginaloberfläche, brauchbar für besondere Zwecke.

3 = Unbefriedigende Oberfläche.

129°
121°
126°

Die beschriebenen Versuche zeigen, daß die Holzfaserplatten nach der Erfindung hervorragende Biegeeigenschaften besitzen. Sie sind leichter zu biegen als die Vergleichsplatten und brauchen eine kürzere Biegungszeit. Sie können stärker gebogen werden und einmal gebogen, haben sie eine geringere Tendenz in die ursprüngliche Lage zurückzugehen als die bisher bekannten Platten. Die Oberfläche auf der gebogenen Seite ist glatt und zeigt geringe Neigung zur Rißbildung. Diese Eigenschaften beruhen darauf, daß die Fasern und Fäden in der neuen Holzfaserplatte keine orientierte Lage haben und sich besonders gut verflechten und verfilzen.

Die Ergebnisse sind erreicht durch Regulierung der drei Faktoren, die eingangs erwähnt sind, und zwar

1. der physikalischen Form der Lignozellulosepartikelchen,

2. der physikalischen und chemischen Behandlung der Lignozellulosepartikelchen,

3. dem \^rerflechtungsprozeß.

55

Was die physikalische Form der Partikelchen anbetrifft, so wird nach der Erfindung eine besonders große Zahl von möglichst langen, federnden Fädchen gewonnen, ohne Beimischung grober Teile und ohne viel Fädchenbruch zu erhalten. Dabei ist keine chemische Behandlung erforderlich, die die Holzstruktur schwächt und die Fasern leblos macht und wertvolle Bindesubstanzen des Holzes in Lösung bringt. Die relativ geringe Menge der in Lösung gekommenen Substanz wird dabei ganz zurückgehalten und breitet sich auf der Oberfläche der Fasern aus und wirkt hier als wertvolles Bindemittel.

Das Charakteristische der Verfilzungsoperation besteht darin, in größtmöglichem Ausmaß die verfilzenden Eigenschaften der verwendeten Fasern auszunutzen. Zu diesem Zweck werden durch das beschriebene Verfahren die gewonnenen Fasern in einem Regen von Einzelfäden verwandt, die sich vollkommen unregelmäßig und zufällig niederschlagen, so daß sie keinerlei Orientierung im Vlies haben und sich hier gut verflechten können. Diese Verflechtung bzw. Verfilzung bedingt die Festigkeit der Matten und der daraus hergestellten Platten oder Tafeln.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung einer Matte aus gegebenenfalls mit Bindemitteln versetzten Lignozellulosefasern für die Herstellung von Holzfaserplatten od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial durch Zerreiben in Satt dampf von 3,5 bis 14 kg/qcm Überdruck zu Fasern mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis 40 %> aufbereitet wird, die gewonnenen Fasern in mehreren Fraktionen verschiedener Größe getrennt und die Fraktion mit dem optimalen Gehalt an langen Einzelfäden in einem Luftstrom gegen eine perforierte Trennwand (82) getrieben wird,

... wobei unter der Trennwand ein Regen von Fasern entsteht, die sich zufällig und ungeordnet zu einer Matte (102) niederschlagen und verfilzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampftemperatur bzw. der Dampfdruck und die Einwirkzeit des Dampfes auf die Späne beim Zerreiben in der Zerreibmühle (Asplund-Mühle 24) so gewählt werden, daß nur das Lignin in der Oberflächenschicht der Späne erweicht und diese Schicht jedesmal abgerieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Niederschlagen und Verfilzen der Fasern auf einer durchlöcherten Auflage, wie einem

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endlosen Siebband (90) erfolgt, die auf der Unterseite unter Unterdruck steht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Auflage (90) abgesogenen Feinteilchen dem Faserstrom erneut zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Siebband (90) niedergeschlagene Matte (102) mit diesem durch zwei Preßwalzen (108, 110) geleitet wird und die dadurch selbsttragend gemachte Matte, vorzugsweise in Plattenform zerschnitten, der Presse (13Q) zugeführt wird.

6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Trennwand (82) zur Erzeugung des Faserregens halbrund ausgebildet ist und einen vorzugsweise viereckigen Schacht (78) abschließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem halbrunden Abschlußteil (80) des Schachtes (78) ein Schaufelrad (86) angebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 145 851, 2 325 026.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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