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Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Holzspanplatten Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzspanplatten, ausgehend von
einem Rohmaterial, das mindestens 50 %, vorzugsweise 100 % Sägespäne enthält.
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Derartige Sägespäne erhält man als Abfallprodukt in grossen Mengen
bei Gatter-, Band-, Kreis-, Ablängesägen usw.
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Mit Sägespänen sind hier Holzteilchen gemeint, deren Länge gleich
oder kleiner als das 15-fache der Dicke ist, jedoch unter ca. 10 mm.
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Derartige Sägespäne fallen in grossen Mengen an und die holzverarbeitende
Industrie sowie Holz forschung beschäftigen sich seit vielen Jahren mit dem Problem,
dieses Abfallprodukt
auszunützen. Die Menge Sägespäne, die bisher
zur technischen Verwertung kommt, ist sehr gering und dürfte etwa 10 % der Gesamtmenge
betragen. Der grösste Teil der anfallenden Sägespäne wird noch heute vorwiegend
als Brennstoff verwendet.
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Da bei der Verbrennung der Sägespäne eine geringe Nutzwirkung erzielt
wird, ist der Verwendungswert der Sägespäne und damit deren Preis verhältnismässig
niedrig. Falls es also gelänge, für dieses preiswerte Abfallholz eine hochwertige
Verwendungsmöglichkeit zu finden, stünde dadurch nicht nur eine grosse Menge billiges
Rohholz zur Verfügung, sondern man könnte gleichzeitig einen-grossen volkswirtschaftlichen
Nutzen erzielen.
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Somit wurden bisher bereits mehrere Untersuchungen und Versuche durchgeführt,
um zu ermitteln, inwieweit Sägespäne sich für die Herstellung von Holzspanplatten
eignen. Eine erste industrielle Herstellung von Holzspanplatten aus Sägespänen als
Rohmaterial wurde bereits 1941 von der Firma Torfit-Werke begonnen, wobei unter
Verwendung von Phenol-Formaldehyd-Kunstharzen Holzspanplatten mit einer Rohdichte
von 0,8-1,1 g/cm3 hergestellt wurden. Diese Platten erwiesen sich indessen nicht
als konkurrenzkräftig unter normalen Verhältnissen und die Herstellung hörte auf.
Wissenschaftliche Untersuchungen bezüglich der Verwendungsmöglichkeiten von Sägespänen
bei der Herstellung von Holzspanplatten zeigten, dass diese bei einem Zusatz von
8-10 % Bindemittel nicht technisch-wirtschaftlich tragbar sind, da die Erzeugnisse
unzureichende technologische Eigenschaften aufweisen. W. Klauditz wies durch Laborversuche
nach, dass die Biegefestigkeit von Holzspanplatten mit einer Wichte von 0,8 g/cm3
nur etwa 110 kg/cm² bei der Verwendung von Fichtengattersägespänen beträgt, wogegen
der entsprechende Wert für 0,1-0,3 mm dicke Schneidspäne in der Grössenordnung von
500 kg/cm2 liegt. Entsprechende Werte für eine Wichte von 0,6 g/cm3 sind 30 bzw.
300 kg/cm2 und für eine Wichte von 1,1 g/cm3 ca. 400 und ca. 700 kg/cm2. Hieraus
ist der Schlusssatz zu ziehen, dass Sägespäne möglicherweise für schwere, nicht
aber für leichte Holzspanplatten zur Verwendung kommen können.
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Bei weiteren Untersuchungen bezüglich der Eigenschaften von leichten
Holzspanplatten durch W. Klauditz, H.J. Ulbricht und W. Kratz wurde festgestellt,
dass Sägespäne wahrscheinlich für die Herstellung leichter Holzspanplatten mitverwendet
werden können. Indessen wurde festgestellt, dass der geringe Schlankheitsgrad der
Sägespäne dazu führt, dass deren technologische Eignung für die Herstellung von
Holzspanplatten verhältnismässig gering ist und dass Sägespäne ein nur in begrenztem
Ausmass geeignetes Spanmaterial sind, um ausschliesslich daraus hochwertige Holzspanplatten
mit guten Festigkeitswerten herzustellen.
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Bei fortgesetzten Untersuchungen fanden W. Klauditz und A. Buro,
dass beim Beleimen von Sägespänen mit 8 g festem Kunstharz pro 100 g absolut trockenen
Sägespänen der Bindemittelgehalt bei den gröbsten Fraktionen nur etwa 3 bis 4 %
beträgt, während er bei der feinsten Fraktion bis auf etwa 15 % ansteigt. Daraus
zog man den Schlußsatz, man müsse eine Homogenisierung des Spangutes durch Abscheidung
der Feinstanteile (ca. 5-10 %) durchführen, um eine gleichmässigere Beleimung zu
erhalten. Bei Untersuchungen bezüglich der Festigkeitseigenschaften von Sägespanplatten
wurde ermittelt, dass im Vergleich zu konventionellen Platten aus Schneidspänen
zu erwarten ist, dass Biege-, Zug- und Druckfestigkeit sowie Elastizitätsmodul bei
Biegung viel geringer sein werden. Durchgeführte Laborversuche zeigten auch, dass
die Biegefestigkeit nur ungefähr ein Viertel bis ein Drittel der entsprechenden
Werte für Platten aus Schneidspänen ist, während die Querzugfestigkeit 10-30 % höher
liegt. Diese Untersuchungen sowie frühere Erkenntnisse bestätigten, dass im Bereich
mittelschwerer Platten aus Sägespänen keine Erzeugnisse hergestellt werden können,
die den praktischen Anforderungen z.B. im Möbelbau genügen.
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Als Verbesserungsmassnahme wurde empfohlen, ca.* 30 % übliche Schneidspäne
in das Material für die Deckschichten einzumischen, wodurch man glaubte, Biegesteifigkeit
und Elastizitätzmodul im Vergleich zu einer ausschliesslich aus Sägespänen
hergestellten
Holzspanplatte auf ungefähr das Dreifache erhöhen zu können und dann nur etwa 20
% tiefer als bei Platten liegt, die aus reinen Schneidspänen hergestellt sind. Dies
führt dann allerdings zu dem Nachteil, dass die Querzugfestigkeit bedeutend absinkt.
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Auch 0. Liiri, Helsinki, stellte fest, dass Sägespanplatten geringere
Biegefestigkeit als konventionelle Holzspanplatten haben. Die Querzugfestigkeit
ist verhältnismässig besser als die Biegesteifigkeit, aber auch diese sei der aus
Schneidspänen hergestellten Holzspanplatte unterlegen. Im Zusammenhang damit fand
Liiri weiter, dass feinkörnige Sägespäne von Kreissäge kein gleichgutes Rohmaterial
wie grobe Sägespäne sind. Liiri schied bei näher beschriebenen Versuchen, Holzspanplatten
herzustellen, teils die zu grossen Teilchen und teils den Staub ab. Zu Staub rechnet
Liiri alles, was ein Sieb mit 0,296 mm Maschenweite (48 mesh) passiert. Weiterhin
hat Liiri typische Eigenschaften von Fichtensägespanplatten dargestellt. Daraus
geht deutlich hervor, dass auch die Wichte entscheidende Bedeutung für die Festigkeitseigenschaften
von aus Sägespänen hergestellten Holzspanplatten hat. Die Wichte hat somit grossen
Einfluss auf die Biegefestigkeit. Platten aus Sägespänen von Abläneesägen, die feinere
Späne ergeben, haben geringere Biegefestigkeit als Platten aus Gattersägespänen.
Die Unterschiede werden geringer, wenn die Wichte zunimmt. Irgendwelche nennenswerte
Unterschiede bezüglich der Biegefestigkeit zwischen Holzspanplatten, die aus verschiedenen
Säge spanfrakt ionen und ungesiebten Sägespänen hergestellt sind, fand Liiri nicht.
Dagegen stellt er grössere Unterschiede in der Querzugfestigkeit zwischen aus Sägespänen
verschiedener Grösse hergestellten Holzspanplatten fest. Die Biegefestigkeit ist
auch nach Liiri - in Uebereinstimmung mit anderen Untersuchungen auf diesem-Gebiet
- bedeutend geringer bei Säge spanplatten, und zwar näher bestimmt etwa die HäLfte
der der 11noalen' Holzspanplatten. Dagegen erwähnt Liiri, dass die Querzugfestigkeit
der Sägespanplatten bedeutend grösser sei, als die entsprechende Querzugfestigkeit
einer normalen Holzspanplatte.
Nahezu immer erwies es sich, dass
beim Quersägen anfallende Sägespäne nach Liiris Untersuchungen schlechtere Ergebnisse
ergeben als gröbere Gattersägespäne. Liiri ist der Ansicht, dies beruhe darauf,
dass Sägespäne sehr geringer Korngrösse nicht vorteilhaft sind. Schliesslich kann
noch erwähnt werden, dass Liiri in Uebereinstimmung mit Klauditz und anderen fand,
dass sich eine Verbesserung der technologischen Fettig keitswerte der Sägespanplatten
und dabei insbesondere der Biegefestigkeit erreichen lässt, wenn in das Material
für die Deckschichten gewöhnliche Schneidspäne eingemischt werden.
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Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, dass die bekannte
Technik bei der Herstellung von Holzspanplatten unter Verwendung von Sägespänen,
die - abgesehen von schweren spanplatten - das Saborstadium praktisch noch nicht
verlassen hat, deutlich besagt, dass man in keinem Fall die feinsten Fraktionen
mitverwendet und in der Regel auch nicht die gro"bste Fraktion von anfallenden Sägespänen,
flan hat diese Fraktionen vielmehr abgeschieden und dann im Labor den Rest der Späne
beleimt und zu Platten verpresst, die Biegefestigkeitswerte nach beiliegender Fig.
1 und Quersugtestigkeitswerte nach Fig.2 aufweisen, In diesen Figuren sind auch
die Ergebnisse von Untersuchungen von Sägespanplatten nach vorliegender Erfindung
eingezeichnet, die in halber und voller Skala nach der vom Erfinder entwickelten
Methode hergestellt wurden.
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Ausserdem ist festzustellen, dass bei den Laborversuchen durch Liiri
und Elauditz nicht einmal bei Sägespanplatten mit Deckschichten aus "normalen" Schneidspänen
eine zufriedenstellende Biegefestigkeit ersielt werden konnte. Diese Sägespäne platten
haben somit eine niedrigere Qualität als die üblichen Holzspanplatten.
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Weiterhin ist zu unterstreichen, dass gewöhnlich Biegefestigkeit
und Querzugfestigkeit in gegensätzlichem Verhältnis zueinander stehen, d.h. bei
einer Platte mit besonders hoher Biegefestigkeit liegt normalerweise eine geringere
Quersugfestigkeit vor und umgekehrt.
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Ueber die obengenannten Untersuchungen hinaus liegen noch weitere
Veröffentlichungen innerhalb dieses Fachgebietes vor1 die Laboruntersuchungen behandeln,
wobei Sägespäne zu den Rohwaren gehörten. Bei allen veröffentlichten Beispielen
wurden jedoch übergrosses Material und feinstes Material ausfraktioniert. Eine andere
mechanische Behandlung der Späne wurde dagegen nicht durchgeführt. Liiri, Klauditz
und die übrigen obengenannten Forscher dürften indessen repräsentativ für die Entwicklung
sein, da sie zu den bedeutendsten Kapazitäten auf diesem Gebiet zu zählen sind.
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Nit dieser vorbekannten Technik als Ausgangspunkt hat die vorliegende
Erfindung zur Aufgabe, ausgehend von einem Rohmaterial, das bis zu 100 %, Jedoch
mindestens 50 % Sägespäne enthält, ein Verfahren zur Herstellung von Holzspanplatten
zu entwickeln und Holzspanplatten gebräuchlicher Rohdichten aber trotz dessen im
Vergleich zu "normalen" Holzspanplatten beibehaltener oder sogar verbesserter Festsgkeitswerte
herzustellen, insbesondere bezüglich Biegefestigkeit, Querzugfestigkeit sowie Quellung
durch Feuchtigkeitsaufnahme, Der Bindemittelbedarf bei der Beleimung soll hierbei
innerhalb der gebräuchlichen Grenzen gehalten werden. Ausserdem soll das bisher
vorliegende Gegensatzverhältnis zwischen Biegefestigkeit und Querzugfestigkeit merkbar
abgeschwächt werden. Schliesslich sollen die Sägespanplatten preismässig wettbewerbsfähig
sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass durch Absiebung
o.dgl. der Feinanteil des Spanmateriales, d.h.
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dessen kleine dünne Späne, kleine würfelähnliche Körner, Staub, Holzmehl
usw. von dessen gröberen Anteilen, wie gröbere Späne, wiirfelähnliche Teilchen usw.,
die quer zur Baserrichtung verhältnismässig dick sind, abgeschieden wird, dass die
genannten gröberen Anteile wenigstens teilweise zerspant bzw. gespalten werden,
d.h. dass deren Dicke und/oder Breite verringert, deren Länge in Faserrichtung dagegen
nur unbedeutend verändert wird, dass die genannten gröberen Anteile für sich oder
zusammen mit dem Feinanteil einer Fraktlsnierrng in gröbere und feinere
Partikel
unterworfen werden, dass die erhaltenen Fraktionen in gewissen festgesetzten Verhältnissen
zusammengestellt und zusammen mit dem Feinanteil einer oder mehreren Beleimungsvorrichtungen
zugeführt, mit Bindemittel behandelt, einer oder mehreren Streuvorrichtungen, vorzugsweise
Windschicht-Vorrichtungen zugeführt und durch Formung, Pressen, Besäumen, Querschneiden
usw. zu fertigen Holzspanplatten verarbeitet werden.
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Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung wird v9rgeschlagen, dass
ein Teil der gröberen Fraktion einer Verminderung der Teilchengrösse unterworfen
und zur Fraktionierung surückgeführt wird, dass der restliche Teil der gröberen
Fraktion einer weiteren Fraktionierung unterzogen wird, wobei die dabei abgeschiedene
gröbste Fraktion eine Verminderung der Teilchengrösse erfährt und erneut fraktioniert
wird, dass die übrigen Fraktionen sowie die bei der erstgenannten Fraktionierung
abgeschiedene feinste Fraktion entweder zusammen oder jeweils für sich einer oder
mehreren Beleimungsvorrichtungen zugeführt und zu fertigen Holzspanplatten weiterverarbeitet
werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das Spanmaterial nach
Abscheidung von Ausschuss in gröbere und feinere Anteile aufgeteilt und der gröbere
Anteil einer Zerspanung bzw.
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Spaltung untersogen, bevor sie anschliessend für die weitere Behandlung
getrocknet werden.
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Nach einer alternativen Ausführungsform wird das Rohmaterial direkt
nach der Abscheidung von Ausschuss getrocknet und erst danach in gröbere und feinere
Anteile aufgeteilt, wovon der gröbere Anteil zerspant bzw. gespalten und zur Siebung
zurückgeführt wird.
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Die Zerspanung bzw. Spaltung erfolgt zweckmässigerweise mit schneidenden
bzw. spaltenden Werkzeugen. Dies kann durch messerähnliche Anordnungen erfolgen
oder auch dadurch, dass das Material ungefähr tangential von innen gegen ein gewölbtes
perforiertes Siebblech o.dgl. mit scharfen Perforierkanten geschleudert wird.
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Nach einer Weiterentwicklung des erfindungsgemässen Verfahrens wird
das gesiebte, zerspante bzw. gespaltene, fraktionierte, gemahlene und beleimte Material
so gestreut, dass die gröbsten Teile des Spanmateriales in die Mittelschicht der
fertigen Holzspanplatte gelangen, während die feinsten Teile, d.h. der Anteil mit
der grössten spezifischen Oberfläche im Verhältnis zum Gewicht, wie Staub, Holzmehl,
Kleinspäne usw. in die Deckschicht gelangen, beispielsweise durch Verwendung zweier
mit feinem Material gespeister Formstationen für die Deckschichten und einer mit
gröberem Material gespeisten Formstation für die Mittelschicht oder durch sogenannte
Windschichtung.
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Erfindungsgemäss hergestellte Sägespanplatten sind in bezug auf Biegefestigkeit
den gebräuchlichen Holzspanplatten völlig ebenbürtig, insbesondere auch im Bereich
niedriger Rohgewichte zwischen 0,40-0,75 g/cm3. Dabei liegen die Biegefestigkeitswerte
viel höher als Liiri und Klauditz fanden, siehe besonders Fig. 1. Durch die vorliegende
Erfindung erreicht man weiterhin sowohl hohe Biegefestigkeit als auch hohe Querzugfestigkeit,
d h. dass das frühere Gegensatzverhältnis nicht mehr im gleichen Ausmass vorliegt.
Fig. 2 zeigt die Quersugfestigkeit von erfindungsgemäss hergestellten Holzspanplatten
als Funktion der Wichte, und dort ist auch eine Kurve eingezeichnet, die Liiri bei
Untersuchungen einer grossen Anzahl von im Handel erhältlichen Holzspanplattenfabrikaten
ermittelte.
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Die Vergleichswerte für die vorliegenden Sägespanplatten stammen von
der Verwirklichung der Erfindung bei Versuchen in halber und voller Skala.
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Der Grund für die verhältnismässig hohe Biegefestigkeit und Querzugfestigkeit,
die man bei Untersuchungen von nach vorliegender Erfindung hergestellten Sägespanplatten
erhielt, liegt hauptsächlich im erfindungsgemässen Verfahren, die Späne aufzubereiten.
Im Gegensatz zu früheren Vorschlägen wird hierbei die feinste Fraktion nicht entfernt,
sondern sogar umgekehrt der Anteil an kleinen Spänen u.dgl. erhöht, indem die gröbste
Fraktion zerspant, gespalten und/oder zermahlen wird, um den Feinanteil zu erhöhen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung
des obigen Verfahrens. Eine solche Anordnung enthält eine Siebvorrichtung zur Abscheidung
von Ausschuss, einen Trockner für das Spanmaterial, eine Siebvorrichtung zur Abscheidung
von ausreichend feinem Material, eine Zerspanungs- bzw. Spaltmaschine für das restliche
gröbere Material, eine Fraktioniervorrichtung für das feinere Material und/oder
das zerspante bzw. gespaltene gröbere Material, eine Zerkleinerungsvorrichtung für
wenigstens einen Teil eines in der genannten Fraktioniervorrichtung abgeschiedenen
gröberen Teilchenstroms sowie eine zweite Fraktioniervorrichtung für den restlichen
Teil des genannten gröberen Teilchenstroms und eventuell auch für den feineren Partikelstrom,
sowie eine oder mehrere Beleimungs-, Form-, Querschneid-, Besäumungs-und Preßstationen
Es kann zweckmässig sein, einen Holzbrecher zur Zerkleinerung von in der ersten
Siebvorrichtung abgeschiedenem Ausschuss vorzusehen, sowie eine Rückführvorrichtung
für das Zerkleinerungsprodukt zur Siebvorrichtung. Um beispielsweise kürzere Stillstände
einzelner zur Anlage gehörender Teile kompensieren und einen gewissen Ausgleich
eventueller Schwankungen im Rohmaterial ermöglichen zu können, ist es zweckmässig,
Bunker hinter der Siebvorrichtung und/oder Trockenvorrichtung und/oder zweiten Siebvorrichtung
und/oder ersten Fraktioniervorrichtung vorzusehen.
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Eine gewisse Vereinfachung der Anordnung ist dadurch denkbar, dass
die erste und zweite Fraktioniervorrichtung zu einer einzigen Fraktioniervorrichtung
zusammengefasst sind, deren gröbste Fraktion der Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt
und anschliessend zur Fraktioniervorrichtung zurückgeführt wird.
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Die Erfindung sei nun näher im Anschluss an beiliegende Zeichnungsfiguren
beschrieben. Dabei zeigen Fig. 1 die Biegefestigkeit verschiedener Sägespanplatten
als Funktion der Wichte, Fig. 2 die Querzugfestigkeit von Sägespanplatten nach der
Erfindung sowie von normalen Holzspanplatten als Funktion der Wichte,
Fig.
3 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 4 eine Modifikation
dieser Anlage und Fig. 5 eine vereinfachte Anlage dieser Art.
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Das erfindungsgemässe Verfahren geht von einem Rohmaterial aus, das
mindestens 50 * Sägespäne enthält. Dabei kann man ohne weiteres auch ausschliesslich
derartige Sägespäne verwenden, Solche Sägespäne erhält man u.a. von Gattersägen,
Kreissagen, Bandsägen, Trennsägen usw. in Sägewerken und Hobelwerken usw. In der
Regel sind diese Sägespäne ziemlich frei von Rinde bzw. Rinderesten. Es sei jedoch
darauf hingewiesen, dass Rinde nicht nennenswert störend auf das Verfahren einwirkt.
In diesen Sägespänen sind in der Regel auch gröbere Stücke enthalten, beispielsweise
Ablängreste usw., die oben und im folgenden zusammenfassend als Ausschuss bezeichnet
sind.
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Das Rohmaterial passiert erst ein Grobsieb SI, in dem Bretterstümpfe,
grosse Splitter und anderer Ausschuss abgeschieden werden. Diese können beispielsweise
verheizt oder auch einem Holzbrecher zigführt und danach wieder auf das Grobsieb
aufgegeben werden.
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Nach dem Grobsieb 51 folgt bei der Anlage nach Fig. 3 ein Feinsieb
BII, in dem das Material in Feinspäne fl und Grobspäne gi aufgeteilt wird. Mit Grobspänen
sind hier grössere Späne, Würfel und für die Verwendung des Verfahrens zu grosse
Holzteilchen gemeint und mit Feinspänen entsprechend kleinere Würfel, Späne, kleine
Faserbündel, sowie Holzmehl und Staub. Die Grobspäne gi werden einer Anordnung MI
zur Zerspanung bzw. Spaltung mit schneidenden Werkzeugen zugeführt, wobei es für
die Zerspanung bzw. Spaltung kennzeichnend ist, dass die Länge Spanteilchen nur
in unbedeutendem Ausmass verändert wirds während deren Dicke und/oder Breite abnimmt.
Nach dieser Zerspanung kann die Länge der Späne etwa gleich oder kleiner als das
30-fache der Dicke sein, d.h. der Schlankheitsgrad der Holzteilchen liegt unter
38, Nach der Zerspanung wird das von den Grobspänen herrührende Material ebenso
wie die Feinspane fl zweckmässigerweise erst einem
Bunker zugeführt
und danach in einem gleichmässigen regelbaren Strom in einen Trockner T gegeben,
wo das Material auf bekannte Weise getrocknet und anschliessend in einem Bunker
gelagert wird. Dieser ist zweckmässigerweise mit einer Austragvorrichtung versehen,
die einen gleichmässigen regelbaren Teilchenstrom in eine erste Fraktioniervorrichtung
FI einspeist. In dieser Fraktioniervorrichtung FI werden bei dem in Fig. 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel drei Fraktionen f2, g2a und g2b abgeschieden, und zwar zunächst
eine Feinfraktion f2, die Staub, Holzmehl, Kleinspäne und sehr kleine Würzel umfasst.
Diese Feinfraktion f2 wird - eventuell über einen Bunker - direkt einer Beleimungsstation
L zugeführt.
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In einer zweiten Fraktion g2a werden grössere Würfel und Späne abgeschieden,
die einer zweiten Fraktioniervorrichtung FII zugeführt werden. Diese teilt diese
Fraktion g2a in sechs Fraktionen f3-f8 auf, die der obengenannten Beleimungsstation
L zugeführt werden. Ausserdem wird in der Fraktioniervorrichtung FII aus g2a eine
siebte gröbste Fraktion g3 abgeschieden, die zusammen mit der dritten, in der erstgenannten
Fraktioniervorrichtung FI abgeschiedenen gröbsten Fraktion g2b einer Mahlvorrichtung
MII zugeführt wird, die diese beiden Fraktionen g2b und g3 auf eine kleinere Teilchengrösse
zerkleinert und zur erstgenannten Fraktioniervorrichtung FI zurückführt.
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Die sieben Fraktionen f2 sowie f3-f8 werden jeweils für sich getrennt
der Beleimungsvorrichtung zugeführt, in der sie auf bekannte Weise mit Leim behandelt
werden. Die gröberen Teilchen verbleiben dabei länger in der Leimstation, während
die feineren Teilchen dort nur kürzere Zeit verweilen. Nach der Beleimung wird das
Material einer Formstation zugeführt und auf bekannte Weise zu Holzspanplatten verarbeitet.
Wichtig ist dabei, dass die Formung so erfolgt, dass die feinsten Teilchen in die
Deckschichten und die gröbsten Teilchen in die Mitte gelangen. Bei sogenannter Windschichtung
erfolgt dies in ein und demselben Formungsvorgang.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem nach
Fig. 3 dadurch, dass das Spanmaterial nach dem
Grobsieb SI direkt
einer Trockenvorrichtung T zugeführt, gebunkert und danach dem Feinsieb SII zugeführt
wird. Der gröbere Teilstrom g1 wird nach Zerspanung zur Siebvorrichtung SII zurückgeführt.
Die Fraktioniervorrichtung FI teilt den feineren Materialstrom fl in zwei Fraktionen
auf: eine feinere Fraktion f2, die einem Bunker und anschliessend einer Leimstation
LII zugeführt wird, die ihrerseits zwei Formstationen FOII und FOIII zur Bildung
der unteren und oberen Deckschicht der Spanplatte speist; die zweite und gröbere
Fraktion g2 wird in zwei Ströme g2a und g2b aufgeteilt, wovon der erste über einen
Bunker der zweiten Fraktioniervorrichtung FII und der letztgenannte einer Mühle
MII zugeführt, zerkleinert und anschliessend wieder zur erstgenannten Fraktioniervorrichtung
FI zurückgeführt wird. Die Mühle MII wird dabei auch mit der gröbsten Fraktion g3
der zweiten Fraktioniervorrichtung FII gespeist. Die übrigen Fraktionen f3-f8 der
zweiten Fraktioniervorrichtung FII werden einer getrennten Leimstation LI und anschliessend
einer Formstation FOI zur Formung der Mittelschicht der Holzspanplatte zugeführt.
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Bei der Anlage nach Fig. 5 wird das Rohmaterial mit 50-100 % Sägespänen
wiederum zunächst einem Grobsieb SI zugeführt, das übergrosses Material entfernt
und einem Holzbrecher zugeführt, wonach dasselbe wieder zurück zum Grobsieb SI gelangt.
Anschliessend wird das Material im Trockner T getrocknet und einem Feinsieb SII
zugeführt, das das Material in drei Fraktionen fl, gl und g2 aufteilt. Die sehr
feine Fraktion fl, die Staub, Holzmehl sowie Kleinstspäne und sehr kleine Faserbündel
umfasst, wird einem Bunker B zugeleitet, der seinerseits die Späne auf eine Beleimungsanordnung
LII aufgibt. Die gröbste Fraktion gi des Feinsiebs SIl wird einer Zerspanungsvorrichtung
MI zugeführt, in der die Teilchen in Faserrichtung zerspant bzw. gespalten und davon
zum Feinsieb SII zurückgeführt werden. Die dritte mittlere Fraktion g2 vom Feinsieb
SII wird einem Bunker und anschliessend einer Fraktioniervorrichtung F zugeführt.
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Die gröbste Fraktion g3 der Fraktioniervorrichtung F gelangt zu einer
Mahlvorrichtung MII, wird in kleinere Teilchen zerkleinert
und
zum Bunker B zurückgeführt oder wahlweise direkt wieder in die Fraktioniervorrichtung
F eingegeben. Die übrigen Fraktionen f3-f8 der Fraktioniervorrichtung F werden,
wie oben bereits erwähnt, jeweils für sich der Leimstation LI zugeführt. Die Beimstationen
LI und LII können selbstverständlich zu einer einzigen Leimstation zusammengefasst
sein, die eine Formstation FO speist. Nach der Formung wird das Material auf übliche
Weise durch Pressen, Besäumen, Querschneiden usw. zu Holzspanplatten verarbeitet.
Beim Besäumen und Querschneiden entstehender Abfall kann der Mahlvorrichtung MII,
dem Grobsieb SI oder dem Holzbrecher zugeführt werden.
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Die Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens können
im Rahmen der Patentansprüche weiter abgewandelt werden, wobei es indessen wichtig
ist, dass die Anlage teils eine Abscheideanordnung für zu grobe Bestandteile (Ausschuss)
aufweist, falls solche in der Rohware enthalten sind, weiter eine Anordnung zur
Abscheidung von Sägespänen mit für die Bearbeitung gemäss dem erfindungsgemässen
Verfahren bereits geeigneten Deilchengrössen, sowie eine Zerspanunganordnung für
die übrigen zu groben Anteile der Sägespäne, wobei die Dicke und/oder Breite der
einzelnen Holzteilchen vermindert, deren Länge jedoch nur unbedeutend verändert
wird. Weiterhin muss eine Fraktioniervorrichtung vorhanden sein, in der die zuerst
abgeschiedenen gröberen Sägespäne weiter in wenigstens eine feinere und eine gröbere
Fraktion aufgeteilt werden, wobei zur Bereitstellung einer ausreichenden Menge feiner
Späne ein Teil des groben Materialstromes zweckmässigerweise abgezweigt und zerkleinert
wird. Die Streu- bzw. Formstation soll so beschaffen sein, dass in der geformten
Holzspanplatte die Teilchengrösse nach aussen abnimmt. Die übrigen Teile der Anlage
können beliebig auf gebräuchliche Art und Weise ausgeführt werden.
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Die Holzspanplatten, die sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren
herstellen lassen, zeichnen sich dadurch aus, dass sie würfelähnliche Körner verschiedener
Grösse, Späne verschiedener Grösse, Dicke und Schlankheit sowie Faserbündel mit
hohem
Schlankheitsgrad und eventuell Holzmehl und Staub enthalten. Bei "normalen Holzspanplatten
liegt eine deutliche Orientierung der Späne parallel zur Plattenebene vor, wobei
ein äusserst unbedeutender Teil der Faserbündel, kleinen Späne u.dgl. in einem Winkel
zur genannten Ebene liegt, was darauf beruht, dass die Späne in der Regel eine Länge
von 10-25 mm oder sogar noch mehr haben und bei der Formung so geschichtet werden,
dass die grösste Abmessung parallel zur Ebene der Platte zu liegen kommt. Bei Sägespanplatten
nach der vorliegenden Erfindung dagegen liegt die grösste Faserlänge hauptsächlich
deutlich unter 10 mm. Dadurch wird ermöglicht, dass die Spanmenge, die mit der Faserlängsachse
quer zur Plattenebene liegt, gross werden kann. Ausserdem liegt ein ziemlicher Teil
kleinerer und grösserer Würfel, Späne und Faserbündel im Winkel zur Plattenebene
sowie zwischen langen und dünnen Spänen. Dies bewirkt u.a., dass die Platten beim
Pressen nach der Formung in ihrer Gesamtheit weniger komprimierbar sind. Dies führt
u.a.
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dazu, dass die in der Deckschicht liegenden kleineren Teilchen härter
zusammengepresst werden als bei üblichen Holzspanplatten, wodurch das Rohgewicht
an der Deckfläche grösser und im Kern geringer wird. Dies führt wiederum mit sich,
dass bei vergleichbarem Rohgewicht und Leimgehalt die Biegefestigkeit bei nach der
vorliegenden Erfindung hergestellten Sägespanpl-atten grösser wird, als bei gebräuchlichen
Holzspanplatten.
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Ausgehend davon, was bekannte Forscher auf diesem Gebiet übereinstimmend
gefunden haben, ist dieses Resultat völlig überraschend, da man der Ansicht war
und dies auch durch zahlreiche Untersuchungen bestätigt fand, dass langgestreckte
platte Späne eine höhere Biegefestigkeit als kurze und dicke Späne ergeben, insbesondere
wenn letztere auch sehr feine Fraktionen enthalten.
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Die hohe Biegefestigkeit mit gleichzeitig hoher Querzugfestigkeit
wird dadurch erzielt, dass in der Deckschicht u.a. Späne mit hohem Schlankheitsgrad
und Leimgehalt liegen, sowie dass die Deckschichten bei der Herstellung so kräftig
komprimiert werden und dadurch höhere Zug- und Druckfestigkeitswerte als bei gebräuchlichen
Holzspanplatten haben, siehe Fig. 1.
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Da ein ziemlicher Teil der Fasern bzw. Späne nicht in Plattenebene
ausgerichtet ist, erreicht man auch eine hohe Querzugfestigkeit, und zwar bis zum
doppelten der üblichen Holzspanplatten mit gleichem Rohgewicht und Leimgehalt, siehe
Fig. 2. Durch die genannte Ausrichtung der Fasern und Späne wird auch die Quellung
der Dicke der Platte bei Feuchtigkeitsaufnahme bedeutend geringer, da die Quellung
in den einzelnen Holzfasern nicht in deren Längs- sondern deren Querrichtung erfolgt.
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Während man allgemein der Meinung war, dass die Verwendung von nur
Sägespänen sogar bei verhältnismässig hohem Bindemittelgehalt bloss eine geringe
Festigkeit ergibt und Holzmehl, Staub sowie Feinstspäne früher sogar als direkt
ungeeignet betrachtet wurden, verwendet die vorliegende Erfindung gerade Sägespäne
einschliesslich Holzmehl, Staub und Feinspäne und erreicht dabei trotz unverändertem
Bindemittelgehalt höhere Festigkeitswerte als man bisher bei "normalen Holzspanplatten
erzielte, siehe Fig. 1 und 2.
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Ausserdem muss es als überraschend angesehen werden, dass die vorliegende
Erfindung durch Anreicherung von insbesondere kleinen Teilchen an der Oberfläche
verbesserte Festigkeitswerte erzielt, insbesondere verbesserte Biegefestigkeit,
während angesehene Fachleute auf diesem Gebiet anhand praktischer Versuchsergebnisse
hierfür übereinstimmend vorschlugen, für die Deckschicht übliche Schneidspäne zu
verwenden bzw. einzumischen, d.h. Späne mit grösserer Länge als in der Mittelschicht.
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- Patentansprüche -