DE1291504B

DE1291504B - Trockenverfahren zur Herstellung von Holzfasern

Info

Publication number: DE1291504B
Application number: DEB56868A
Authority: DE
Inventors: Dr John George; Meiler
Original assignee: Bowater Board Co
Current assignee: Bowater Board Co
Priority date: 1959-03-03
Filing date: 1960-02-29
Publication date: 1969-03-27
Also published as: AT240033B; US3098785A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Trockenverfahren darin, daß aus den nach dem erfindungsgemäßen Verzur Herstellung von Holzfasern für die Weiterver- fahren hergestellten Fasern Platten hergestellt werden arbeitung zu Hartfaserplatten, bei dem Holzschnitzel können, die sich durch hohe Festigkeit, durch geringe unter Druck einer Behandlung mit Wasserdampf aus- Feuchtigkeitsabsorption bzw. Quellung und durch im gesetzt werden. 5 wesentlichen fleckenlose Oberflächen auszeichnen.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden Diese wünschenswerten Eigenschaften gehen auf die Holz- oder andere lignozellulosehaltige Schnitzel an- hohe Qualität der hergestellten Fasern zurück und schließend an die Wasserdampfbehandlung zu feinen darauf, daß nur ein geringer Prozentsatz an wasser-Teilchen zerfasert, wobei die Fasern einen Feuchtig- löslichen Bestandteilen bei dem Kochvorgang entkeitsgehalt von 5 bis etwa 100%, bezogen auf ihr io stehen kann. Es bedarf keiner Entfernung großer Trockengewicht, haben. Dabei werden die Schnitzel : Mengen von wasserlöslichen Substanzen, was zu einem vor der Zerfaserung mit Dampf nur vorgeheizt, aber zeitraubenden teueren Verfahren und zu einer Vernicht so lange dem Dampf ausgesetzt, daß es zu einer minderung der Ausbeute führen würde. Beim erfinwirklichen Erweichung des Holzes kommt. Erst beim dungsgemäßen Verfahren liegt der Verlust an wasser-Zerfasern der Schnitzel im Defibrator werden diese 15 löslichen Substanzen nicht über 2 Gewichtsprozent der so lange einem solchen Dampfdruck ausgesetzt, daß trockenen Fasern.

jeweils die Oberfläche der Schnitzel durch den Dampf Üblicherweise wird man das erfindungsgemäße Vererweicht wird und sich damit leichter im Defibrator fahren wie folgt durchführen: abfasern läßt. Die neu entstandene Oberfläche wird Die in einem üblichen Schnitzelwerk hergestellten

wiederum durch Dampf erweicht, abgefasert usf., bis 20 Schnitzel werden von Silos zu Druckkammern und von das Holz in Fasern zerlegt ist. Der Nachteil dieses Ver- dort in bestimmten Mengen zur Behandlung mit fahrens besteht darin, daß durch die Einwirkung des Wasserdampf in eine Kochvorrichtung gefördert. Dampfes auf das Holz wasserlösliche Stoffe in solchen Die durch die gegebenen Kochbedingungen erzeugte

Mengen entstehen, daß eine Verfärbung der Ober- Menge an wasserlöslichen Stoffen hängt von den verflachen der fertigen Hartfaserplatten auftritt und die 25 wendeten Holzarten ab. Es hat sich gezeigt, daß bei Presse, in der die Fasern zu den Platten verfestigt wer- den meisten Hartholzarten nicht mehr als etwa 5 % den, durch teilweises Auspressen der wasserlöslichen wasserlöslicher Substanzen entstehen, wenn die Stoffe verkleistert. Die in der Platte verbleibenden Schnitzel zwischen etwa 1 und 6 Minuten bei einem Stoffe erhöhen aber die Feuchtigkeitsabsorption bzw. ' Druck von etwa 1,75 bis etwa 3,5 kp/cm² mit Dampf die Dickenquellung der Platten. Werden die wasser- 30 behandelt werden. Wird innerhalb des angegebenen löslichen Stoffe dagegen ausgeschieden, verringert sich Bereichs ein niedriger Druck verwendet, kann die die Ausbeute. Behandlung mit Wasserdampf über längere Zeit er-

Führt man die Dampfbehandlung jedoch so, daß folgen und umgekehrt.

wesentlich geringere Mengen an wasserlöslichen Sub- Die mit Dampf behandelten Schnitzel gelangen von

stanzen entstehen, dann werden die Schnitzel teilweise 35 der Kochvorrichtung auf einen Förderer. Teile der auf in Splitter und Brocken aufgespalten, die die Gleich- dem Förderer befindlichen Schnitzel werden in mäßigkeit der fertigen Faserplatten stören. Schneckenförderer zur Einführung in die Hochdruck-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- Schneckenpressen und dann in die Zerfaserer abgefahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei geben. Ist vor den Schneckenförderern ein geringer dem während der Herstellung der Fasern so wenige 40 Überschuß an Schnitzeln vorhanden, werden diese den wasserlösliche Stoffe entstehen, daß die Oberflächen . vor der Kochvorrichtung gelegenen Druckbehältern der fertigen Hartfaserplatten nicht verfärbt werden", wieder zugeleitet.

die Plattenpresse nicht verkleistert und die Feuchtig- Bei den Schneckenpressen kann es sich beispiels-

keitsabsorption geringer ist als bei den nach den be- weise um eine unter dem Namen »Anderson-Expeller« kannten Trockenverfahren hergestellten Platten. 4S^: bekannte Form handeln. Die Schnitzel durchlaufen in

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die 'dem Anderson-Expeller einen horizontalen Einlauf-Holzschnitzel während der Behandlung mit Wasser- schneckenförderer, einen vertikalen Preßteil, einen dampf einem Druck von etwa 1,75 bis 7 kp/cm², vor- daran anschließenden horizontalen Preßteil, eine zugsweise von 1,75 bis 3,5 kp/cm², für etwa 6 bis _: . Drossel und einen Auslaß.

1 Minute ausgesetzt werden, wobei sich, ohne daß die 50 Der vertikale und der horizontale Preßteil enthalten Fasern der Schnitzel ihre feste gegenseitige Haftung je eine Schnecke, mit einer Vielzahl von kurzen verlieren, nicht mehr als 5 % wasserlösliche Stoffe, be- Schneckengewinden, die durch Abstände getrennt zogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, aus den sind. Brechstangen reichen wenigstens in einige der Bestandteilen der Schnitzel bilden, daß die erweichten,-,, .Abstände, um das Material aufzubrechen und zu Schnitzel anschließend einer im wesentlichen nicht zer- 55 verhindern, daß es sich mit der Schnecke durchdreht, fasernden Bearbeitung durch Hindurchdrücken durch Die Innenwandungen von die Schnecken umgebenden einen sich fortschreitend verengenden Raum in einer Trommeln werden durch die Flächen einer Vielzahl Hochdruck-Schneckenpresse unterworfen und daß von radialen Trommelschienen gebildet. Die Innendann die Schnitzel in an sich bekannter Weise zer- fläche jeder Trommelschiene ist unter einem Winkel fasert werden. 60 von etwa 7° zur Tangente an die zylindrische Trommel

Die Grenze von 5% wasserlöslicher Substanzen hat geneigt, um eine Vielzahl von Rippen auf dem Innensich als diejenige herausgestellt, oberhalb der es zu der umfang der Trommel vorzusehen und dadurch das aufgezeigten Verfärbung der fertigen Platte und zur Ausmaß an Bearbeitung, der das durch die Presse Verkleisterung der Plattenpresse kommt, während hindurchgehende Material unterworfen wird, zu unterhalb dieser Grenze die Schnitzel nicht so weit 65 verstärken. Der Stoff wird aus dem horizontalen erweicht sind, daß man aus ihnen saubere Einzelfasern Preßteil durch die Drossel entlassen, die so eingestellt herstellen kann. werden kann, daß der auf den Stoff ausgeübte Druck

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen veränderbar ist.

Die nur bis zu einem bestimmten, schon beschriebenen Grad gekochten Schnitzel werden somit in der Hochdruckschneckenpresse einem großen Ausmaß an Bearbeitung und Druck ausgesetzt, so daß sich die Bindung zwischen den Fasern lockert.

Als Schneckenpresse kann aber z. B. auch eine unter dem Namen »Bauer-Preßrefiner« bekannte Maschine oder jede andere geeignete Hochdruckschneckenpresse eingesetzt werden.

Nach der Behandlung in der Hochdruckschneckenpresse werden die erweichten und aufgelockerten Schnitzel in die Zerfaserer eingespeist, bei denen es sich vorzugsweise um Bauer-Refiner handelt. Wird Harz zugesetzt, ist es zweckmäßig, dieses, wie an sich bekannt, durch eine hohle Welle in den Schleif bereich des Zerfaserers einzuführen, da hierbei die Ansammlung von Harz im Hochdruckgehäuse verringert oder verhindert wird.

Durch die Behandlung der Schnitzel in der Hochdruckschneckenpresse können diese im wesentlichen bis zu einzelnen Fasern und zu aus wenigen Fasern bestehenden Bündeln zerlegt werden.

Nach dem Austritt aus dem Zerfaserer werden die Fasern durch heiße Luft oder ein anderes Gas weitergefördert, gleichzeitig auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und den anschließenden an sich bekannten Stufen des Verfahrens zur Herstellung von Faserplatten zugeleitet.

Die Aufgabe der Schneckenpresse besteht demnach darin, die Schnitzel zu lockern und nicht zu zerfasern. Das Zerfasern erfolgt im Zerfaserer. Werden die Schnitzel nur einer Behandlung mit Dampf unter den beanspruchten Bedingungen unterworfen und unmittelbar anschließend zerfasert, kann angenommen werden, daß die Scheiben des Zerfaserers dazu neigen, die Schnitzel nicht in einzelne Fasern zu zerlegen, sondern diese zu zerstören, da ihre Bindung nicht weit genug gelockert wurde. Die Hochdruckschneckenpresse wirkt demnach offenbar in der Weise, daß die Bindungen zwischen den Fasern so stark gelockert werden, daß das anschließende Zerfasern die Schnitzel in unzerstörte Einzelfasern und Bündel weniger Fasern auflöst.

Versuche zeigen, daß bei dem erfindungsgemäßen kombinierten Verfahren zur Herstellung von Fasern die zunehmende Bearbeitung in der Hochdruckschneckenpresse sowohl die Festigkeit als auch die Wasserwiderstandsfähigkeit der aus den gewonnenen Fasern hergestellten Hartplatte verbessert und eine weitere Verbesserung der Festigkeitseigenschaften möglich ist, wenn die Feinheit der Zerfaserung nach der Behandlung der Schnitzel in der Hochdruckschneckenpresse gesteigert wird. Dagegen führt eine Zunahme in der Feinheit der Zerfaserung allein ohne die vorausgehende Behandlung der Schnitzel in der Hochdruckschneckenpresse zu keiner merklichen Steigerung der Festigkeit, außer in einem sehr eng begrenzten Bereich der Mahlbedingungen.

Die Hochdruckschneckenpresse hat ferner die Wirkung, daß eine gewisse Feuchtigkeit aus den Schnitzeln entfernt wird und damit auch ein Anteil der

ίο immer beim Kochen gebildeten kleinen Mengen an wasserlöslichen Substanzen mit dem Schneckenpressen-Abflußwasser abläuft. Diese Beseitigung der wasserlöslichen Bestandteile steigert die Festigkeit und Wasserwiderstandsfähigkeit des Endproduktes etwas, setzt aber natürlich auch die Ausbeute herab.

Da das Ausmaß an wasserlöslichen Substanzen, das durch den begrenzten Kochvorgang erzeugt wird, verhältnismäßig gering ist, sind jedoch die Vorteile, die sich aus der Entfernung der wasserlöslichen Substanzen in der Schneckenpresse ergeben, sekundärer Natur gegenüber den Vorteilen, die sich daraus ergeben, daß die Behandlung der Schnitzel in der Hochdruckschneckenpresse dem Zerfasern der verhältnismäßig zähen, durch den begrenzten Koch-Vorgang erzeugten Schnitzel vorangeht.

Versuche

In allen Beispielen wurden Schnitzel aus einer Mischung von 45% Eichenholz, 45% Hickoryholz und 10% anderem Hartholz verwendet. Bei allen Beispielen wurden die Schnitzel einem Dampfdruck jvon 1,8 Atmosphären für die Zeit von 4 bis 6 Minuten ausgesetzt. In den Beispielen 1 bis 5 wurden die mit Dampf behandelten Schnitzel zuerst einer Hochdruckbearbeitung in einem Anderson-Expeller unterworfen. Die durch die Schnecke gepreßten Schnitzel wurden dann in einem Bauer-Refiner zerfasert. Bei den Beispielen 6 bis 16 wurden die Schnitzel in dem Bauer-Refiner ohne Vorbehandlung in einer Schneckenpresse zerfasert. In allen Beispielen wurden die so gebildeten Fasern mit 2,5% Harzbindemittel und 2,5% Wachs gemischt und mit Hilfe von Luft in eine Matte geformt, die durch Hochdruck bei einer Temperatur von 240° C während 2 Minuten auf eine Durchschnittsdicke von etwa 3 mm verfestigt wurde. Von jeder fertigen Platte wurden etwa acht Proben untersucht, die der Platte an den verschiedensten Stellen entnommen wurden. Somit geben die Daten für jedes Beispiel die Durchschnittswerte der Versuche von mehreren Proben für jede der verschiedenen, im gleichen Arbeitsgang hergestellten Platten wieder.

Eigenschaften bei 1,00 spezifisches Gewicht

Anzahl der unter	Biegefestigkeit	Wasserabsorption	Dicke	Quellung
suchten Platten	kp/cm²	in"/»	13	j Länge
6	462	24	12	i 0,37
13	455	19	13	i 0,39
5	483	18	12	: 0,42
11	518	18	13	0,39
7	518	18	12,6	i 0,44
	490	19	14	; 0,40
7	392	20	13	! 0,45
8	406	20	13	i 0,48
3	483	21	^: 0,42

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5

Durchschnitt 1 bis 5

Beispiel 6 Beispiel 7 Beispiel 8

Fortsetzung der Tabelle

Anzahl der unter	Biegefestigkeit	Wasserabsorption	Dicke
suchten Platten	kp/cm²	Jn¹Yo	13
3	371	22	13
4	448	21	14
13	434	24	13
10	434	21	16
2	364	29	13
2	448	23	13
6	434	25	13
10	406	22	13,5
	420	23

Quellung

Beispiel 9 Beispiel 10 Beispiel 11 Beispiel 12 Beispiel 13

Beispiel 14 .,.,

Beispiel 15 .,

Beispiel 16

Durchschnitt 6 bis 16

Die Tabelle zeigt, daß dann, wenn man die Schnitzel einer Hochdruckbearbeitung in einer Schneckenpresse vor der Zerfaserung aussetzt, sowohl die Festigkeit als auch die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeitsabsorption und dadurch verursachte Quellung gesteigert werden können. In den Beispielen 6 bis 16 sind die Mahlbedingungen im Zerfaserer einschließlich der Scheibeneinstellung, der Schleifzeit, der aufgewendeten Leistung u. dgl. so gewählt, daß sich optimale oder nahezu optimale Ergebnisse ergeben. Es zeigt sich also, daß die verbesserten Ergebnisse bei den Beispielen 1 bis 5 ausschließlich darauf zurückzuführen sind, daß die Schnitzel in der Schneckenpresse vor der Behandlung im Zerfaserer Hochdruck ausgesetzt worden sind.

Claims

Patentanspruch:

Trockenverfahren zur Herstellung von Holzfasern für die Weiterverarbeitung zu Hartfaser- 0,45
0,44
0,50
0,46
0,51
0,48
0,46
0,43
0,46

platten, bei-dem Holzschnitzel unter Druck einer Behandlung mit Wasserdampf ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzschnitzel während der Behandlung mit Wasserdampf einem Druck von etwa 1,75 bis 7 kp/cm², vorzugsweise von 1,75 bis 3,5 kp/cm² für etwa 6 bis 1 Minute ausgesetzt werden, wobei sich, ohne daß die Fasern der Schnitzel ihre feste gegenseitige Haftung verlieren, nicht mehr als 5«/o wasserlösliche Stoffe, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, aus den Bestandteilen der Schnitzel bilden, daß die erweichten Schnitzel anschließend einer im wesentlichen nicht zerfasernden Bearbeitung durch Hindurchdrücken durch einen sich fortschreitend verengenden Raum in einer Hochdruckschneckenpresse unterworfen und daß dann die Schnitzel in an sich bekannter Weise zerfasert werden.