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Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von
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mit Bindemitteln vermengten Kleinteilen, insbesondere aus pflanzlichen
Werkstoffen Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Strangpressen
von mit Bindemitteln vermengten Kleinteilen, insbesondere aus pflanzlichen Werkstoffen,
bei dem das in einen Preßraum eingefüllte Gemisch mit Hilfe des Kolbens einer Kolbenkaltstrangpresse
verdichtet und durch einen beheizbaren Aushärtekanal gepreßt wird.
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Bei den Strang-pressen dieser Art wird das in den Preßraum eingefüllte
Gemisch um den Weg des Kolbenhubes gegen den Widerstand des im Aushärtekanal bereits
befindlichen Stranges voranbewegt und entsprechend diesem Widerstand verdichtet.
Die Stirnfläche des Strangpreßkolbens hinterläßt am gepreßten Strangabschnitt eine
Stirnfläche, die entsprechend dem Verdichtungsverhältnis schon relativ hart ist,
ohne daß die Abbindung des Gemisches bereits begonnen hat. Dabei taucht das Problem
auf, wie der nachfolgende zu pressende Strangabschnitt mit der Stirnfläche des jeweils
vorangegangenen Strangpreßabschnittes festverbunden werden kann.
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Beim Gegenstand der DE-OS 22 53 121 hat man das Augenmerk darauf verlegt,
eine Erwärmung des zu verpressenden Gemisches innerhalb der Kolbenstrangpresse zu
vermeiden, um bei Arbeitsunterbrechungen keine Blockierung der Kolbenbeweglichkeit
in Kauf nehmen
zu müssen. Die Verbindung der Kleinteile untereinander
und der einzelnen Strangpreßabschnitte zueinander mußte also während des schrittweisen
Passierens des beheizten Aushärtekanals erfolgen.
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Die mit solchen oder ähnlichen Maschinen hergestellten Stränge wiesen
eine erhebliche Bruchempfindlichkeit auf, was man besonders auf die Lageorientierung
der Kleinteile im Strang zurückgeführt hat. Geht man einmal von pflanzlichen Kleinteilen,
wie z.B. Holzspänen, aus, dann stellt man fest, daß diese bei früheren Strangpreßverfahren
überwiegend parallel zur Kolbenstirnfläche, also quer zur Strangpreßachse orientiert
waren.
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Mit dem Gegenstand der DE-PS 29 32 406 wurde nun der erfolgreiche
Weg beschritten, die Struktur der Kleinteile im Strang wesentlich zu ändern, indem
man die Verdichtung des Gemisches während eines sehr langen Kolbenhubes und bei
verhältnismäßig geringer Vorschubgeschwindigkeit durchgeführt hat. Die nach diesem
Verfahren hergestellten Strangpreßerzeugnisse aus pflanzlichen Kleinteilen weisen
die bisher größte Biegesteifigkeit auf, so daß auf der Basis dieser Technologie
tragfähige Bauelemente entwickelt werden konnten.
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Unterzieht man aber einen solchen Balken, der eine große Biegesteifigkeit
aufweist, einer Bruchprüfung, dann stellt man fest, daß der Bruch in der Regel in
der Nähe der Stoßbereiche zwischen zwei benachbarten Strangpreßabschnitten liegt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die
Biegefestigkeit
von Strangpreßerzeugnissen aus mit Bindemitteln vermengten Kleinteilen dadurch weiter
zu vergrößern, daß die genannten Stoßbereiche eine wesentlich stärkere Abbindung
erfahren.
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Ausgehend von den allgemein üblichen Merkmalen eines vorbekannten
Stranypreßverfahrens, wie es beispielsweise der DE-OS 22 53 121 zu entnehmen ist,
besteht die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß die vom Kolben
nach jedem Strangpreßhub gebildete Stirnfläche des gepreßten Stranges durch zusätzliches
Aufbringen klebender Substanzen mit dem Stirnbereich des nachfolgenden, in Verdichtung
befindlichen Strangabschnittes verklebt wird. Dies setzt das Einbringen der klebenden
Substanz in den Preßraum voraus, der von mehr oder weniger starren Wänden, welche
den Strang umhüllen, gebildet wird.
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Dieses Einbringen klebender Substanzen läßt sich auf verschiedene
Weise durchführen. So ist beispielsweise möglich, eine klebende Substanz in flüssiger
Form gegen die Stirnfläche des gepreßten Stranges zu sprühen, wobei es sich empfiehlt,
die Sprührichtung auf die Druck- und Zugzonenbereiche der Stirnfläche des gepreßten
Stranges zu konzentrieren. Man kann hierzu beispielsweise eine geeignete Sprüheinrichtung
quer zur Strangpreßachse bis in den Preßraum hinein bewegbar führen. Es hat sich
sogar bewährt, die Stirnfläche des gepreßten Stranges aufzurauhen, bevor die klebende
Substanz gegendieseStirnfläche gesprüht wird.
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Eine andere Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens
besteht darin, daß ein Heißschmelzkleber in pulverisiertem oder feingranuliertem,
kalten Zustand in den zur Verklebung vorgesehenen Bereich eingebracht bzw. eingestäubt
und die Verklebung erst während der Aushärtung des gepreßten Stranges herbeigeführt
wird.
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Solche Schmelzkleber sind im kalten Zustand nicht klebefähig. Sie
erreichen diese Klebbarkeit erst bei Überschreitung bestimmter Temperaturen. Glücklicherweise
liegen die Aushärtetemperaturen der herkömmlichen Strangpreßverfahren im gleichen
Bereich wie die Schmelztemperaturen solcher Heißschmelzkleber.
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In allen Fällen erweist es sich als zweckmäßig, die klebende Substanz
während des Rückwärtshubes des Strangpreßkolbens in den Preßraum der Kolbenstrangpresse
einzubringen, wobei im Falle der Verwendung kalter Heißschmelzkleber das Einbringen
in den Preßraum auch noch während der ersten Bewegungsphase des Strangpreßkolbens
im Preßhub erfolgen kann.
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In den Unteransprüchen 8 bis 13 sind konstruktive Merkmale angegeben,
mit denen die erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden können.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das Strangpressen pflanzlicher
Kleinteile, insbesondere Holzkleinteile, sondern erstreckt sich auch auf das Verpressen
beliebig anderer Werkstoffe, beispielsweise auf das Verpressen mineralischer oder
textiler Fasern.
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Entscheidend ist, daß die zusätzlich eingeführte klebende Substanz
auf die Verklebung der zu verpressenden
Kleinteile eingestellt
sein muß und außerdem mit demjenigen Bindemittel harmonisieren soll, mit dem die
Kleinteile vor dem Einfüllen in den Preßraum vermengt worden waren.
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Die Erfindung ist auch davon unabhängig, welche Maßnahmen zur Strukturbildung
der Kleinteile im gepreßten Strang eingesetzt werden. Die Erfindung setzt daher
nicht voraus, daß das Strangpressen nach dem Verfahren der DE-PS 29 32 406 erfolgt,
weil die Lehre der Erfindung bei jedem vorbekannten Strangpreßverfahren, soweit
dieses mit einem hin- und herbeweglichen Kolben ausgeführt wird, zu einem hinsichtlich
der Biegefestigkeit wesentlich verbesserten Strangpreßerzeugnis führt.
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Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1: einen vertikalen Schnitt durch den Preßraum einer
Kolbenstrangpresse, Fig. 2: einen Schnitt gemäß Fig. 1 bei zurückversetztem Kolben,
Fig. 3: einen Schnitt gemäß Fig. 2 in vergrößerter Darstellung bei einer Zwischenstellung
des Kolbens, Fig. 4: einen Horizontalschnitt durch einen Preßraum mit einer querbeweglichen
Klebstoffauftragevorrichtung,
Fig. 5: einen Horizontalschnitt gemäß
Fig. 4 mit einer Klebstoffauftragevorrichtung in einer Variante, Fig. 6: eine Stirnansicht
auf die Stirnfläche eines Strangpreßabschnittes und Fig. 7: einen Vertikalschnitt
durch einen Preßraum einer Kolbenstrangpresse in einer Variante zu Fig. 4 und 5.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 zeigt in symbolischer Darstellung
die Grundelemente einer Kolbenstrangpresse. Ein in Pfeilrichtgung hin- und herbewegbarer
Strangpreßkolben 1 verdichtet das in den Preßraum 12 durch einen Einfüllschacht
4 eingeführte Gemenge an Kleinteilen 5 und Bindemittel während des Preßhubes so,
daß in den Kühlstrecken 2 und Heizstrecken 3 des Preßkanals verdichtete Strangpreßabschnitte
7 entstehen, die untereinandeIr-längs des Stoßbereiches 8 festverbunden sein müssen.
Die Länge des einzelnen Strangpreßabschnittes 7 gibt im Verhältnis zum Hub des Strangpreßkolbens
1 die Größe der Verdichtung des gepreßten Stranges 6 an. Im Beispiel der Fig. 1
ist gezeigt, daß der Strangpreßkolben 1 in seiner Preßendstellung steht, in der
der Einfüllschacht 4 nach unten verschlossen ist. Dieses Verschliessen kann auch
durch einen nicht dargestellten Schließschieber am Boden des EinEüllschachtes 4
erfolgen, wobei in diesem Falle die Länge des einzelnen Strangpreßkolbens 1 wesentlich
kürzer als in Fig. 1 dargestellt bemessen sein kann.
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In der zurückgezogenen Stellung nimmt der Strangpreßkolben 1 die Lage
gemäß Fig. 2 an. Der Einfüllschacht 4 ist an seiner Unterseite geöffnet, die Kleinteile
5 gelangen in den Preßraum 12 der Strangpresse. Mit 9 ist die Stirnfläche des zuvor
gepreßten Strangpreßabschnittes 7 dargestellt. Sie stellt sich als ein Abbild der
Preßfläche des Strangpreßkolbens 1 dar, welche in üblicher Weise profiliert sein
kann, um eine gegenseitige Verzahnung der Strangpreßabschnitte 7 im Stoßbereich
8 zu begünstigen. Diese Stirnfläche 9 des Strangpreßabschnittes 7 ist, obwohl das
Bindemittel noch gar nicht zum Abbinden begonnen hat, verhältnismäßig stabil. Man
erkennt daher aus der Darstellung der Fig. 2, daß es nicht ganz einfach ist, diese
verhältnismäßig stabile Stirnfläche 9 mit den Kleinteilen 5 festzubinden, die beim
nächsten Hub des Strangpreßkolbens 1 verdichtet und gegen die Stirnfläche 9 angepreßt
werden.
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Wie aus Fig. 3 dem Prinzip nach ersichtlich ist, wird diese Bindung
der Strangpreßabschnsitte 7 untereinander dadurch wesentlich begünstigt, daß die
Stirnfläche 9 des jeweiligen Strangpreßabschnittes 7 mit einer klebenden Substanz
10 versehen wird, gegen welche die Kleinteile des in Verdichtung befindlichen Strangpreßabschnittes
11 angepreßt werden. Es wird demnach nicht nur das Bindemittel zum Abbinden der
Strangpreßabschnitte 7 untereinander ausgenutzt, welches vor dem Einfüllen der Kleinteile
5 in den Einfüllschacht 4 mit diesen vermengt worden ist, sondern es wird eine zusätzliche,
klebende Substanz 10 in geeigneter Weise in den Preßraum 12 zu der zu Fig. 3 geschilderten
Verklebung eingeführt.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist ein Auftragegerät 13 für die
klebende Substanz gezeigt, das in einer Führung 18 der Preßraumwandung 2 quer zur
Strangpreßachse beweglich geführt ist. In Fig. 4 ist das Auftragegerät 13 in der
einen Endstellung gezeigt, bei der das Verpressen der Kleinteile im Preßraum 12
erfolgen soll. Sobald die Stirnfläche 9 des Strangpreßabschnittes 7 gebildet ist
und der Strangpreßkolben 1 in die Ausgangslage zurückbewegt wird, erfolgt eine Querbewegung
des Auftragegerätes 13 in den Preßraum 12 bis in die strichpunktiert gezeigte Stellung
hinein. Wenn man am Auftragegerät 13 stirnseitig Kratzer 35 anbringt, kann mit diesen
die Stirnfläche 9 des Strangpreßabschnittes 7 aufgerauht werden. Bei der Rückwärtsbewegung
der Auftragevorrichtung 13 aus der strichpunktierten Stellung in die ausgezeichnete
Stellung der Fig. 4 soll der Klebstoff durch die Düse 14 gegen die Stirnfläche 9
ausgespritzt werden. Zu diesem Zweck wird eine in der Auftragevorrichtung 13 querbewegbare
Düsennadel 15 in der Zeichenebene nach rechts bewegt, so daß derim7uführkanal 17
befindliche Klebstoff zur Düse 14 gelangen kann.
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Dieser Zuführkanal 17 befindet sich in einem Schieber 16, der - nicht
dargestellt - mit einem Hubantrieb verbunden ist, der mit demjenigen des Strangpreßkolbens
1 gekoppelt sein kann. Die Ausbildung der Düse 14 hängt von der Beschaffenheit der
jeweils verwendeten, klebenden Substanz ab, weshalb die Darstellung in Fig. 4 nur
symbolischer Art ist.
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In der Ausführungsvariante zu Fig. 5 wird davon ausgegangen, ein Sprührohr
19 in der Führung 18 der Preßraumwandung 2 hin- und herzubewegen. Dieses Sprührohr
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ist über ein Ventil 22 mit einem Schlauch 20 verbunden, der seinerseits an eine
Pumpe 21, beispielsweise einer Zahnradpumpe, angeschlossen ist.
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In diesem Falle läßt sich ein Heißschmelzkleber verwenden, der von
einem Vorratsbehälter in die beheizte Pumpe 21 und von dort über einen beheizten
Schlauch 20 zum Sprührrohr 19 gelangt. Das Aussprühen kann während des Stillstandes
des Sprührohres 19 erfolgen.
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Soweit flüssiger Klebstoff aufgetragen wird, ist darauf zu achten,
daß homogene Klebstoffsorten verwendet werden, die keine Fremdkörper aufweisen und
auch nicht zum Klumpenbilden neigen, damit das Verstopfen der Düsen oder Austrittsöffnungen
vermieden werden kann. Es ist außerdem dafür zu sorgen, daß die Auftragevorrichtungen
in der zurückgezogenen Stellung in der Lage sein müssen, den Preßdruck, der auf
das Gemisch der Kleinteile im Preßraum 12 ausgeübt. wird, aufzufangen. Es sollten
daher die Auftragevorrichzungen 13,19 mit nicht dargestellten Arretierungen versehen
sein, um deren Antrieb vom Preßdruck fernzuhalten.
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Im Beispiel der Fig. 6 ist ein Teilbereich der Stirnfläche einer sogenannten
Spandiele gezeigt, die im Strangpreßverfahren hergestellt werden soll. Im Innenbereich
dieser Spandiele befinden sich durchgehende, kanalartige Aussparungen 23, die beim
Strangpressen durch Stangen 28 (siehe Fig. 7) gebildet werden, welche den Preßraum
12 parallel zur Strangpreßachse durchsetzen und auf denen der Strangpreßkolben 1
geführt ist. Bei einem praktischen Anwendungsfall hat eine solche Spandiele eine
Breite von 300 mm, eine Dicke von 81 mm und eine Länge von 2200 mm.
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Damit sind Maße angegeben, die lediglich eine Größenvorstellung vermitteln
sollen und in erheblichem Umfang geändert werden können.
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An Fig. 6 erkennt man in entsprechenden Schraffuren die Druckzone
24 und Zugzone 25 einer solchen Spandiele, wenn man davon ausgeht, daß diese einer
Belastung von oben ausgesetzt ist.
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Die Erfindung strebt nun an, die Klebstoffschicht 10 (vgl. Fig. 3)
konzentriert in diesen Druck- und Zugzonen 24,25 anzubringen, weil die neutrale
Zone 26 zwischen den Aussparungen 23 einer wesentlichen Belastung nicht ausgesetzt
ist.
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Zurückkommend auf die Ausführungsbeispiele der Fig. 4 und 5 bedeutet
dies, daß die Sprührichtung der Düsen 14 bzw. der Öffnungen im Sprührohr 19 entsprechend
den Zonen 24,25 angeordnet sind. Im Anwendungsfall der Fig. 4 würden folglich zwei
Düsen 14 übereinanderliegend angeordnet sein, die längs der Druck- und Zugzonen
24,25 bewegt werden.
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Man kann sich aber auch bei einer nicht dargestellten Variante vorstellen,
daß die Sprühdüsen 34 im Strangpreßkolben 1 so angeordnet sind, daß diese während
der ersten Phase der Rückwärtsbewegung des Strangpreßkolbens öffnen und die gerade
zuvor gepreßte Stirnfläche 9 besprühen. Im Beispiel der Fig. 6 ist die Lage solcher
Düsen 34, bezogen auf die Querschnittsfläche einer Spandiele, gezeigt, wobei auch
in diesem Falle die Sprührichtung im wesentlichen auf die Druck-und Zugzonen 24,25
gerichtet ist.
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Schließlich zeigt Fig. 7 eine ganz andere Ausführungsvariante, um
die Strangpreßabschnitte 7 im Stoßbereich 8 miteinander zu verkleben. Es ist zunächst
eine für die Herstellung eines Stranges mit dem in Fig. 6 gezeigten Querschnitt
geeignete Ausbildung vorgesehen, deren Anwendung jedoch unabhängig vom Einsatz der
Klebeeinrichtung ist Der Preßraum 12 ist von mehreren als Rohre ausgebildeten Stangen
28 durchsetzt, auf denen der Strangpreßkolben 1 geführt ist. Diese Stangen 28 ragen
eine gewisse Strecke in die Kühlstation 2 des Aushärtekanals hinein und stützen
sich dort über den bereits gepreßten Strangbereich an den Wandungen der Kühlstrecke
2 ab. An der anderen Seite sind die Stangen 28 in einem Ständer fliegend und ortsfest
eingespannt.
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Der Einfüllschacht 4 ist in seinem unteren Bereich durch einen Schließschieber
29 abgedeckt, der in einer senkrecht zur Zeichenebene stehenden Richtung hin- und
herbeweglich geführt ist. Dieser Schließschieber 29 deckt nicht nur die Austrittsöffnung
des Einfüllschachtes 4, sondern auch dahinter einen Zuführkanal 30 ab, durch den
ein pulverisierter oder feinkörnig granulierter Heißschmelzkleber in kaltem und
trockenem Zustand herangeführt wird. Damit ist die Einblasöffnung 31 dieses Zuführkanals
30 abgedeckt. In dem genannten Zustand ist der Schmelzkleber nicht klebefähig.
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An der gegenüberliegenden Seite kann eine weitere Einblasöffnung 32
mit einer Druckleitung 33 verbunden sein, die ebenfalls derartige Schmelzkleber
in den Preßraum 12 einblasen kann.
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Wenn man nun von der Stellung gemäß Fig. 2 ausgeht, bei welcher der
Schließschieber 29 zurückgezogen und die Kleinteilmasse 5 in den Preßraum 12 eine
füllt ist, dann ergibt sich zwischen der Stirnfläche 9 und der eingefüllten Kleinteilmasse
5 ein begrenzter Raum, in den der Schmelzkleber mit Hilfe von Druckluft eingeblasen
wird. Die eingeblasene Masse stäubt somit auf und setzt sich bevorzugt an denjenigen
Kleinteilen ab, die der Stirnfläche 9 des gepreßten Stranges 6 am nächsten liegen.
Sollten Versuche ergeben, daß das Einstäuben der Heißschmelzkleber auch noch dann
geschehen kann, wenn der Strangpreßkolben 1 sich schon in der ersten Druckphase
befindet, dann müßte zur Abdeckung der Einblasöffnung 31 ein anderes Element als
der Schließschieber 29 für den Einfüllschacht 4 eingesetzt werden.
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Entscheidend ist, daß sowohl die Stirnfläche 9, als auch die dort
zur Anlage kommenden Kleinteile mehr oder weniger mit der trockenen und pulverigen
Schmelzklebermasse beschichtet sind. Während des Vorschubes dieser im Stoßbereich
8 nunmehr eingeschlossenen Schmelzklebermasse durch den beheizten Aushärtekanal
wird die Schmelzkleberschicht erwärmt, zunächst in den teigigen Zustand überführt
und schließlich aufgeschmolzen. In dieser flüssigen Phase erlangt der Schmelzkleber
seine volle Klebekraft und führt somit zu einer festen Verbindung der Strangpreßabschnitte
7 im Stoßbereich 8.
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Versuche haben ergeben, daß nach der Erfindung hergestellte Strangpreßerzeugnisse
eine um 25 bis 30% erhöhte Biegefestigkeit gegenüber herkömmlichen Erzeugnissen
haben.
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Stückliste 1 Strangpreßkolben
| 2 Kühlstrecke |
| » Preßkanal |
| 3 Heizstrecke |
4 Einfüllschacht 5 Kleinteile 6 gepreßter Strang 7 Strangpreßabschnitt 8 Stoßbereich
9 Stirnfläche 10 klebende Substanz 11 in Verdichtung befindlicher Strangpreßabschnitt
12 Preßraum 13 Auftragegerät 14 Düse 15 Düsennadel 16 Schieber 17 Klebstoff-Zuführkanal
18 Führung 19 Sprührohr 20 Schlauch 21 Pumpe 22 Ventil 23 Aussparung 24 Druckzone
25 Zugzone 26 neutrale Zone 27 Kolbenführung 28 Stange 29 Schließschieber 30 Zuführkanal
für Schmelzkleber 31 Einblasoffnong 32 Einblasöffnung 33 Druckleitung 34 verschließbare
Düse 35 Kratzer