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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Formpresse zur Herstellung von kubischen
Formteilen aus einem nicht fließfähigen Gemisch
von Span- und/oder Faserstoffen und einem wärmeaushärtenden Bindemittel, bei der
eine Einrichtung zum Einführen
von Sattdampf in das einzelne, innerhalb der Pressform befindliche
Formteil vorgesehen ist.
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Eine
solche Formpresse ist beispielsweise durch die
DE 198 25 172 und
DE 44 30 528 bekannt. Bei diesem Stand
der Technik wird ein Teil der zum Aushärten benötigten Wärmeenergie durch den in das
Gemisch eingeführten
Sattdampf aufgebracht. Dieser Vorgang erfolgt während des Pressens, wobei der
Presshub nach ca. 2/3 des gesamten Pressweges kurz unterbrochen
und Dampf zugeführt
wird. Die Dampfbeaufschlagung kann beim Stand der Technik aber auch
erfolgen, während
der Presskolben sich noch in Bewegung befindet.
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Die
US 4,162,877 A zeigt
eine ähnliche Formpresstechnik
für Matten
aus Fasermaterial mit Dampfzuführung
beim Pressvorgang, wobei sich die Pressenwände beim Entdampfen wieder
etwas distanzieren dürfen.
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Die
EP 0 063 404 A1 befasst
sich mit dem Verbinden von Lignocellulose-Material mit einem Zucker-
und/oder Stärkezusatz
durch Dampfzufuhr unter Umwandlung der Composition in einen Furan-Lignin-Binder.
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In
allen Fällen
wird der Sattdampf durch die Seitenwände der Pressform von oben
oder/und unten des Presswerkzeuges, also von außen an den Formkörper zugeführt. Im
Betrieb arbeiten alle diese Anlagen mit deutlichem Dampfüberschuss,
der umfangreiche Maßnahmen
zur Absaugung, im Extremfall durch Anlegen eines Teilvakuums, erfordert.
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Die
Art der Dampfzuführung
von außen
nach innen in den Kern des Formteiles und die Betriebsweise mit Überschussdampf
beschränken
die Taktzeit und führen
zu einem unnötig
hohen Energieverbrauch mit erheblichen Emissionen.
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Die
gattungsfremde
DE
103 16 119 A1 ist auf ein Strangpressverfahren und eine
Strangpresse mit Bedampfung eines laufenden massiven oder hohlen Strangs
aus Fasermaterial gerichtet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Formpresse zu entwickeln, mit der ein
geringerer Energieaufwand in Form von Sattdampf sowie eine kürzere Produktionszeit
erzielt werden können.
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Das
Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Einrichtung zum Einführen von
Sattdampf einen in eine Aussparung des einzelnen Formteiles eintauchenden
oder sie bildenden hohlen Dorn aufweist, über den der Sattdampf von innen
nach außen quer
durch das mindestens teilweise verdichtete Formteil bis zu dessen äußeren Mantelfläche geführt wird.
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Mit
der Erfindung ist es möglich,
Formteile aus Kleinteilen von Holz, Pflanzen oder sonstigen natürlichen
Materialien, insbesondere Palettenklötze, herzustellen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
der Dorn Bestandteil eines Pressenteiles und zur Bildung der Aussparung
bestimmt, worauf aber die Erfindung nicht beschränkt ist.
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Erfindungsgemäß weist
der Dorn eine zentrale Zuführbohrung
und davon ausgehend mehrere Querbohrungen für den Austritt des Sattdampfes
auf.
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Betriebserfahrungen
mit dem Gegenstand der Erfindung haben gezeigt, dass zufolge des
Einbringens des Dampfes direkt in das Zentrums des Formteilquerschnittes
die Wärmeübertragung
und Verteilung wesentlich verbessert werden können. Das bedingt in der Konsequenz
ein fertiges Formteil mit einem zentralen durchgehend oder mindestens einseitig
offenen Hohlraum, wobei die Größe dieses Hohlraumes
nur durch die Dimension des Dampf zuführenden Dornes bestimmt wird.
Abmessungen ab 10 mm Durchmesser sind technisch problemlos realisierbar
und schränken
die Verwendung des erfindungsgemäßen Formteiles,
z.B. als Palettenklotz, nicht ein.
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Die
Bedampfung des Formteiles von innen nach außen bietet eine Reihe von Vorteilen,
insbesondere dann, wenn sie mit einer Dampfmengenregelung kombiniert
wird, welche die eingebrachte Dampfmenge so weit reduziert, dass
der Dampf im Formteil kondensieren kann. Dadurch wird eine Verkürzung der
Prozesszeit zur Temperaturerhöhung
erreicht, wobei die Bedampfung im voll verdichteten Zustand des
Formteiles durchaus möglich
ist. Es gibt kaum Abdampfverluste, so dass auch keine aufwändige Absaugtechnik
mehr notwendig ist. Die Folge sind erhebliche Energieeinsparung
und Minimierung der Emissionen.
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Insbesondere
die Oberflächenqualität des erfindungsgemäßen Formteiles
verbessert sich deutlich. Durch die Dampfzufuhr in das Zentrum des Formteiles
läuft der
Wärmetransport
von innen nach außen.
Dabei schreitet vom Ort der Dampfeinleitung in Strömungsrichtung
eine Kondensationsfront durch das Formteilvolumen. Die Kondensation-
und Diffusionsvorgänge
führen
dazu, dass Hydrophobierungsmittel und Leimbestandteile zuerst an
der Außenwand
kondensieren, was zu einer glatteren und optisch dichteren Oberfläche des
Formteiles führt.
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Dabei
werden Nachteile vermieden, die bei Bedampfung des Formteiles von
außen
her entstehen. Durch das Auftreffen der Dampfströmung auf die Außenfläche des
Formteiles würden
nämlich Spanpartikel
gewissermaßen
weggeblasen, wodurch kraterähnliche
Vertiefungen entstehen, die der Außenkontur des Formteiles unter
Verlust der Oberflächenqualität ein unschönes Aussehen
vermitteln. Wird hingegen der Dampf entsprechend der Erfindung von
innen nach außen
geführt,
treten solche Nachteile im Prinzip nicht mehr auf oder sind zumindest
nicht mehr sichtbar und für
die Verwendung des Formteiles irrelevant.
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Es
empfiehlt sich, den erfindungsgemäßen Dorn keilförmig oder
konisch auszubilden, um die Entformung des fertig gepressten Formteiles
aus der Formpresse zu erleichtern. Weitere Merkmale der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
und in der Beschreibung aufgeführt.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung schematisch und beispielsweise dargestellt.
Es zeigen:
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1:
eine prinzipielle Schnittdarstellung eines in einer Formpresse eingespannten
Formteiles mit einer Bedampfung von innen nach außen,
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2:
eine schematische Alternative zu 1 mit einem
in eine vorhandene Aussparung einführbaren Dorn zur Bedampfung
des Formteiles,
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3:
einen Teilquerschnitt durch eine Pressstation in einer bevorzugten
Ausführungsform und
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4:
eine schematische Schnitt-Darstellung einer Formpresse mit mehreren
Pressstationen.
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Die
Darstellungen in den 1 und 2 sind prinzipieller
Art ohne Anspruch auf technische Vollständigkeit. Es soll mit diesen
Darstellungen im wesentlichen das Funktionsprinzip der Erfindung
erläutert
werden.
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Danach
ist ein Formteil aus einem nicht fließfähigen Gemisch von Span- und/oder
Faserstoffen und einem wärmeaushärten Bindemittel
ganz oder teilweise in einer Formpresse (1) verdichtet
eingespannt, wobei durch eine Energiezufuhr in Form von Sattdampf
eine Aushärtung
des Materials des Formteiles (2) in kürzester Zeit erfolgen soll.
Die Formpresse (1) wird hierbei schematisch durch seitliche Formwände (7),
einen Formboden (8) und eine Formdeckel (9) dargestellt,
von denen eine oder mehrere Wände
zum Aufbringen des Pressdruckes beweglich sind. Im Zentrum des Formteiles
(2) befindet sich ein hohler Dorn (4), der in
eine Aussparung (5) des Formteiles (2) eingreift.
Durch diesen Dorn (4) soll Sattdampf in der Weise in das
Formteil (2) eingeführt werden,
dass der Dampf von innen nach außen bis zur äußeren Mantelfläche (6)
des Formteiles (2) geführt
wird, wobei der Sattdampf in Strömungsrichtung eine
Kondensationsfront bildet, die eine vollständige Abbindung des Formteils
(2) bzw. des in ihm enthaltenen Bindemittels bewirkt.
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Im
Beispiel der 1 wird davon ausgegangen, dass
der Dorn (4) beim Pressen des Formkörpers (2) die Aussparung
(5) bildet. Der Dorn (4) ist folglich Bestandteil
einer der beweglichen Formwände
(8) bzw. (9).
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Im
Dorn befindet sich eine zentrale Zuführungsbohrung (10),
an welche sich mehrere Querbohrungen (11) anschließen, welche
die Außenmantelfläche des
Dornes (4) durchdringen. Die Zuführbohrung (10) ist
an eine Sattdampfzufuhr (3) angeschlossen; welche beispielsweise
durch den Formdeckel (9) geführt wird.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 2 wird davon ausgegangen, dass die Aussparung
(5) im gepressten Formkörper
(2) bereits verformt vorhanden ist und der Dorn (4)
in diese Aussparung (5) eintaucht. Man kann sich beispielsweise
vorstellen, dass der die Aussparung (5) bildende Dorn beim
Zuführen
und Einsetzen des den Dampf zuführenden Dornes
(4) von diesem aus der Aussparung (5) ausgestoßen wird.
Somit könnte
man eine Art Karussellpresse konzipieren, in der die Vorpressung
und die Fertigpressung mit Dampfzufuhr in verschiedenen Stationen
stattfindet und zu einer Leistungssteigerung führt.
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Im
Beispiel der 4 wird davon ausgegangen, dass
die Formpresse (1) mehrere Pressstationen (12)
aufweist, in denen jeweils eine Formteil (2) mit Hilfe
eines in eine Aussparung (5) eingreifenden oder diese bildenden
Dornes (4) erzeugt wird. Hierbei wird von einer gleichzeitigen
Pressung mehrerer Formteile (2) ausgegangen.
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In 3 ist
ein zur konkreten Realisierung geeignetes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Formpresse
(1) in einem Teilschnitt dargestellt. Danach befindet sich
an einer Pressplatte (16), welche bevorzugt mehrere Pressstationen
(12) überdeckt,
je Pressraum (13) ein Dorn (4), der bei der Auf- und
Abwärtsbewegung
der Pressplatte (16) im Sinne des Pfeiles (C) die Aussparung
(5) gemäß 1 im Formkörper (2)
erzeugt. Die Pressplatte (16) besitzt einen Versorgungskanal
(15), an den die Sattdampfzufuhr (3) für jeden
einzelnen Dorn (4) angeschlossen ist. Der Pressraum (13)
wird nach unten durch einen Pressstempel (14) abgeschlossen,
der im Sinne des Pfeiles (A) auf- und abbewegbar ist. Die Formwände (7)
sind ortsfest angeordnet.
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Zum
Befüllen
des Pressraumes (13) wird die Pressplatte (16)
im Sinne des Pfeiles (C) angehoben, so dass der einzelne Dorn (4)
aus dem Pressraum (13) gelangen kann. Außerdem empfiehlt
es sich, die Pressplatte (16) mit den einzelnen Dornen
(4) im ausgehobenen Zustand seitlich weg zu bewegen, um
die Einführöffnung des
Pressraumes (13) frei zu legen. Man kann allerdings die
Pressplatte (16) zusätzlich noch
weiter anheben.
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Nachdem
der Pressraum (13) mit dem Gemisch zur Bildung des Formteiles
(2) ausgefüllt
ist, wird die Pressplatte (16) mit dem einzelnen Dorn (4) in
die in 3 gebrachte Stellung zurück bewegt, wobei der einzelne
Dorn (4), der vorzugsweise konisch oder keilförmig sich
verjüngend
ausgebildet ist, in die lose Schüttung
des Gemisches eindringt. Daraufhin wird der Pressstempel (14)
aus seiner untersten Stellung in die obere bewegt, wodurch eine
vollständige
oder fast vollständige
Verdichtung des Gemisches erzielt wird.
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Durch
den Versorgungskanal (15) und die Sattdampfzufuhr (3)
wird nun die Zuführbohrung
(10) des Dornes (4) mit Sattdampf beschickt, der über die Querbohrungen
(11) von innen nach außen
durch das Formteil (2) dringt. Zufolge der Kondensation
des Sattdampfes erfolgt eine vollständige Abbindung des Bindemittels,
ohne dass überschüssiger Sattdampf entsteht
und entsorgt werden müsste.
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Die
Zufuhr des Sattdampfes wird über
eine Dosiereinrichtung geregelt, die in 3 nicht
dargestellt ist, aber in der älteren,
nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung
gemäß DE 10
2005 038 101.4-15 offenbart worden ist. Die Bemessung der Dampfzufuhr
ist so berechnet, dass nicht mehr Sattdampf zugeführt wird,
als durch Kondensation verbraucht wird. Der Inhalt dieser älteren Patentanmeldung
zur Frage der Dampfdosierung gilt als Offenbarung für vorliegende
Erfindung.
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Nach
Beendigung der Aushärtephase
wird die Pressplatte (16) um mindestens die doppelte Höhe des gepressten
Formteiles (2) angehoben, so dass das Formteil durch Hochfahren
des Pressstempels (14) bis zur Oberkante der Formwände (7)
ausgeformt und seitlich abgeschoben werden kann.
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Der
Dorn (4) kann alternativ auch am Pressstempel (14)
angeordnet sein, was allerdings zur Folge hat, dass der Dorn (4)
zum Ausformen bis unter die Oberkante des Pressstempels (14)
zurückgezogen
werden muss.
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- 1
- Formpresse
- 2
- kubisches
Formteil
- 3
- Sattdampfzufuhr
- 4
- Dorn
- 5
- Aussparung
- 6
- äußere Mantelfläche
- 7
- Formwand
- 8
- Formboden
- 9
- Formdeckel
- 10
- Zuführbohrung
- 11
- Querbohrung
- 12
- Pressstation
- 13
- Pressraum
- 14
- Pressstempel
- 15
- Versorgungskanal
- 16
- Pressplatte