EP0638401B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen bzw. Strangrohrpressen eines Gemenges aus pflanzlichen Kleinteilen mit Bindemitteln - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen bzw. Strangrohrpressen eines Gemenges aus pflanzlichen Kleinteilen mit Bindemitteln Download PDF

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EP0638401B1
EP0638401B1 EP94113635A EP94113635A EP0638401B1 EP 0638401 B1 EP0638401 B1 EP 0638401B1 EP 94113635 A EP94113635 A EP 94113635A EP 94113635 A EP94113635 A EP 94113635A EP 0638401 B1 EP0638401 B1 EP 0638401B1
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EP
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compression
length
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Anton Heggenstaller GmbH
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    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/26—Extrusion presses; Dies therefor using press rams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/28—Moulding or pressing characterised by using extrusion presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N5/00—Manufacture of non-flat articles
    • B27N5/02—Hollow articles

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for extruding or extruding a mixture of small plant parts, in particular small wooden parts with binders, in which the mixture is compressed by the ram of an extruder in a filling chamber and solidified in a curing channel.
  • the batch should be transferred in a felting state by means of an extended stroke of 400 to 800 mm and a feed speed of the extrusion die of 0.04 to 1.5 m / s, which should result in increased strength of the strand.
  • the parts of the batch lie with one of their large areas parallel to the lower boundary wall of the filling chamber. During the compression process, they try to fold parallel to the end face of the extrusion die. However, a larger volume of the filling space would be necessary for this transfer.
  • the closing slide which closes the filling chamber during the compression process, does not make it possible to increase the volume by moving parts of the batch into the filling chamber.
  • the volume of the press ram becomes smaller and smaller until the final compression is achieved. As a result, the parts of the batch can only partially change their original position and become entangled when they are compressed. This happens regardless of the feed rate of the ram.
  • the mixture of small plant parts does not behave like a liquid when compacted, which distributes the pressure evenly on all sides, but rather the pressure acting on the parallel boundary walls that delimit the filling space, as well as the compression, the weights and the specific weight of the strand part produced with the compression stroke of the extrusion stamp on the end face of the extrusion stamp is greatest and takes to the front end of the pressed strand part, which adjoins the strand part generated in the previous compression stroke.
  • the lower compressed start of the next strand part follows the higher compressed end of a strand part produced with each press stroke.
  • the invention has for its object to provide a method for extruding a mixture of small plant parts with binders, the product obtained being as homogeneous as possible over the entire length and thus withstanding a higher load and thus load-bearing components such as beams can be produced and only as much batch is compressed as is necessary to achieve the necessary strength.
  • the invention is based on the knowledge that the greater the difference in compression of the strand parts at their ends or over their length, the smaller the breaking strength (bending strength) of a strand, and that the greater the difference in compression, the longer the compression stroke and thus the strand section generated.
  • the angle of the wedge-shaped extension is determined by the profile of the strand, the length of the filling space and the size of the compression.
  • part of the pressing force of the extrusion die is transferred to the boundary walls during compression.
  • the part of the pressing force acting on the boundary walls is greatest at the end of the extrusion die and at the other end it is the least. Since the structure of the parts of the batch is largely preserved during compression, only a certain part of the parts of the batch want to avoid crosswise to the pressing direction. The material therefore does not flow through the smallest slits, as in metal extrusion, for example, when compacting.
  • the filling space is designed to widen in a wedge shape, the parts of the batch at the end of the hardening channel cannot escape outwards, but the parts of the batch at the end on the extrusion side can yield by the amount of the wedge-shaped expansion.
  • the invention shows that when the final compression of the extruded part generated with the press stroke, the force acting on the boundary surfaces of the filling space at any point, on a line, in the length of the extruded portion is equal or at least approximately is the same size.
  • the compression, the weights and the specific weight are equally large.
  • Another advantage of the invention lies in the surface properties of the strand produced. Since the same compression prevails over the length of the strand section and thus over the entire strand, there is also the same surface structure, the same degree of roughness, the same appearance and is essential for finishing the strand with veneers, useful wood or other load-bearing materials same proportion of profile load (DIN 4762).
  • Another advantage of the invention results from the uniform compression over the length of the strand section produced with each press stroke.
  • the needle extraction value is correspondingly uniform.
  • Products with comparable strength can be produced with low compaction force and the use of materials, or correspondingly higher-quality or dimensionally smaller products that can be nailed without problems, since there are no or only very slight fluctuations in the nail extraction value.
  • the final product produced e.g. As a result, pallets can be manufactured at higher quality or at lower cost. This also results in a lower weight.
  • the invention can be combined with closing slides, curing channels and filling and pressing rooms.
  • the mixture of small plant parts reaches a filling chamber 1 into a filling chamber 2, the inlet opening of which is closed by a closing slide 3 during the compression process.
  • the passage opening 4 of the closing slide 3 which can be moved back and forth by the lifting device 5, is above the inlet opening of the filling chamber 2 and allows the batch to fall through from the filling shaft 1 into the filling chamber 2.
  • the cross section of the filling chamber 2 widens with the angle 6 from the size 7 of the extrusion-side end 8 to the size 9 of the hardening channel end 10.
  • the parts of the batch located on the extrusion die side end 8 can, however, deviate transversely to the direction by the amount of the wedge-shaped extension, that is to say the dimensional difference between the size 7 of the extrusion die side end 8 and the size 9 of the hardening channel end 10.
  • the parts of the batch located between the ends 8 and 10 can, however, move transversely to the pressing direction according to their position in the filling space 2.
  • the part of the compression pressure acting transversely to the extrusion direction through the extrusion die 11 on the batch at any point, on a line lying in the pressing direction of the strand section produced with the compression stroke is the same or approximately the same size, since the parts of the In accordance with their position in the filling chamber 2, the compression pressure can partially evade.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strangpressen oder Strangrohrpressen eines Gemenges aus pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen mit Bindemitteln, bei dem das Gemenge durch den Preßstempel einer Strangpresse in einem Füllraum verdichtet und in einem Aushärtekanal verfestigt wird.
  • Etwa gleichzeitig mit dem Einschicht-Spannplattenpressen setzt auch die Entwicklung von Strangpressen für Spanplatten oder ähnlichen Erzeugnissen ein. Diese Vorrichtungen erlangten jedoch keine besondere Bedeutung, da weder die Verdichtung noch die Befüllung befriedigend gesteuert werden konnte.
  • Durch die DE-PS 27 14 256 und deren Weiterentwicklungen wurden in der Praxis Vorrichtungen eingeführt, durch die brauchbare, aber noch befriedigende Produkte, insbesondere Klötze für die Palettenfertigung erzeugt werden können. Die Forderung nach mehrsträngigen Pressen stellte sich hierbei nicht, da diese Vorrichtungen hinsichtlich des Ausstoßes noch weiter entwicklungsfähig waren.
  • Eine weitere Lehre ist der DE-PS 29 32 406 zu entnehmen. Nach dieser Lehre soll durch einen verlängerten Hub von 400 bis 800 mm und bei einer Vorschubgeschwindigkeit des Strangpreßstempels von 0,04 bis 1,5 m/s das Gemenge in einem Verfilzungszustand überführt werden, der eine erhöhte Festigkeit des Stranges ergeben soll.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Verfilzung der Teile des Gemenges nicht durch die Länge des Verdichtungshubes des Strangpreßstempels und nicht durch die Geschwindigkeit des Strangpreßstempels erreicht wird, sondern ausschließlich durch einen den Füllraum während des Verdichtens abschließenden Schließschieber.
  • Beim Befüllen des Füllraumes legen sich die Teile des Gemenges mit einer ihrer großen Fläche parallel zur unteren Begrenzungswand des Füllraumes. Während des Verdichtens versuchen sie sich parallel zur Stirnfläche des Strangpreßstempels umzulegen. Zu diesem Umlegen wäre jedoch ein größeres Volumen des Füllraumes notwendig. Durch den Schließschieber, der den Füllraum während des Verdichtens verschließt, ist eine Volumensvergrößerung durch Ausweichen von Teilen des Gemenges in den Füllraum nicht möglich. Zudem wird das Volumen durch das Verfahren des Preßstempels immer geringer, bis die endgültige Verdichtung erreicht wird. Die Teile des Gemenges können ihre ursprüngliche Lage dadurch nur teilweise verändern, und verfilzen sich bei der Verdichtung ineinander. Dies geschieht unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit des Preßstempels. Das Gemenge aus pflanzlichen Kleinteilen verhält sich beim Verdichten nicht wie eine Flüssigkeit, die den Druck nach allen Seiten gleichmässig weiterleitet, sondern vielmehr ist der auf die den Füllraum begrenzenden, parallelen Begrenzungswände wirkende Druck sowie die Verdichtung, die Wichte und das spezifische Gewicht des mit dem Verdichtungshub des Strangpreßstempels erzeugten Strangteiles an der Stirnfläche des Strangpreßstempels am größten und nimmt zum vorderen Ende des verpreßten Strangteiles, welches sich an das im vorhergehenden Verdichtungshub erzeugten Strangteil anschließt, hin ab. Im Strang schließt sich damit an das höher verdichtete Ende eines mit jedem Preßhub erzeugten Strangteiles der niedriger verdichtete Anfang des nächsten Strangteiles an.
  • Je länger der Verdichtungshub des Strangpreßstempels und damit das erzeugte Strangteil, desto größer ist der Unterschied der Wichte des spezifischen Gewichtes und die Verdichtung zwischen den Verbindungsflächen der Strangteile. In extremer Länge ist das pressenseitige Ende des Strangteiles so stark verdichtet, daß die Struktur der Kleinteile des Gemenges zerstört wird, ohne daß das andere Ende überhaupt verdichtet ist.
  • Je größer der Unterschied der Verdichtung über die Länge des Strangteiles ist, desto geringer ist die Festigkeit und die Belastbarkeit des Stranges. Dem Versuch diesen Nachteil durch ein Profilieren der Stirnfläche zu beseitigen und die Strangteile gleichsam zu verzapfen, ist nur ein sehr geringer Erfolg beschieden, da die Bruchstelle dann nach der profilierten Zone bzw. nach der Verzapfung lag. Vorderkantenstränge können deshalb nicht als tragende Baulemente eingesetzt werden.
  • Im Holzzentralblatt Stuttgart 45, Seite 650 vom 13.04.1988 ist aufgeschrieben, daß um den Sollwert des Nagelausziehwiderstandes bspw. von 5,5 kN bei Palettenklötze sicherzustellen, eine viel höhere mittlere Verdichtung, Preßkraft und ein größerer Materialeinsatz erforderlich ist. Aus dem Diagramm der oben genannten Quelle ergeben sich Nagelausziehwerte von 5,5 bis 9,6 kN bei laufender Fertigung. Da Verdichtung, Preßkraft, Materialeinsatz und Nagelausziehwert zueinander in einem bestimmten Verhältnis stehen, ergibt sich ein zu hoher Energie- und Materialeinsatz. Weiter bedingt dieses Verfahren entsprechend stärker dimensionierte Strangpressen und Verarbeitungsmaschinen z.B. Nagelmaschinen für die erzeugten Palettenklötze.
  • Höherwertige Produkte können nicht erzeugt werden, da dadurch ein zu großer Oberwert des Nagelausziehwiderstandes und damit auch ein zu großer Nagelwiderstand entsteht, der die Herstellung hochwertiger Produkte verhindert, da das Produkt nicht mehr nagelbar ist.
  • Mit der Erfindung wird die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Strangpressen eines Gemenges aus pflanzlichen Kleinteilen mit Bindemitteln zu schaffen, wobei das erhaltene Produkt über die gesamte Länge möglichst homogen ist und dadurch eine höhere Belastung aushält und somit tragende Bauteile wie Balken hergestellt werden können und nur soviel Gemenge verdichtet wird, wie zum Erreichen der notwendigen Festigkeit erforderlich ist.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Bruchfestigkeit (Biegefestigkeit) eines Stranges um so kleiner ist, je größer der Unterschied der Verdichtung der Strangteile an ihren Enden bzw. über ihre Länge ist, und daß der Unterschied der Verdichtung um so größer ist, je länger der Verdichtungshub und damit das erzeugte Strangteilstück ist.
  • Der Winkel der keilförmigen Erweiterung wird durch das Profil des Stranges, der Länge des Füllraumes und die Größe der Verdichtung bestimmt. Bei parallelen Begrenzungswänden wird ein Teil der Preßkraft des Strangpreßstempels beim Verdichten auf die Begrenzungswände übertragen. Der auf die Begrenzungswände wirkende Teil der Preßkraft ist am strangpreßstempel-seitigem Ende am größten und am anderen Ende am geringsten. Da beim Verdichten die Struktur der Teile des Gemenges weitestgehend erhalten bleibt, wollen die Teile des Gemenges nur zu einem bestimmten Teil quer zur Preßrichtung ausweichen. Der Werkstoff fließt also nicht wie bspw. beim Metallstrangpressen, beim Verdichten durch kleinste Schlitze hindurch.
  • Wird der Füllraum sich keilförmig erweiternd ausgebildet, können die Teile des Gemenges am aushärtekanalseitigem Ende nicht nach außen ausweichen, die Teile des Gemenges am strangpreßseitigem Ende jedoch um den Betrag der keilförmigen Erweiterung ausweichen. Bei einem entsprechenden Winkel der keilförmigen Erweiterung ergibt sich erfindungsgemäß, daß beim Erreichen der endgültigen Verdichtung des mit dem Preßhub erzeugten Strangteiles, die auf die Begrenzungsflächen des Füllraumes wirkende Kraft an jedem beliebigen Punkt, auf einer Linie, in der Länge des Strangteilstückes gleich oder wenigstens annähernd gleich groß ist. Entsprechend gleich groß ist auch die Verdichtung, die Wichte und das spezifische Gewicht.
  • Mit der Erfindung wird eine wesentlich höhere Bruchfestigkeit (Biegefestigkeit) des Stranges als bei allen anderen vorbekannten Erzeugnissen erreicht.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Oberflächenbeschaffenheit des erzeugten Stranges. Da über die Länge des Strangteilstückes und damit über dem gesamten Strang eine gleiche Verdichtung vorherrscht, ergibt sich auch eine gleiche Oberflächenstruktur, ein gleicher Rauhigkeitsgrad, ein gleiches Aussehen und für das Veredeln des Stranges mit Furnieren, Nutzhölzern oder anderen tragfähigen Stoffen von wesentlicher Bedeutung, ein gleicher Profiltrag-Anteil (DIN 4762).
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der, über die Länge gleichmässigen Verdichtung des mit jedem Preßhub erzeugten Strangteilstückes. Entsprechend gleichmässig ist auch der Nadelausziehwert. Es können mit geringer Verdichtungskraft und Materialeinsatz Produkte mit vergleichbarer Festigkeit erzeugt werden oder entsprechend höherwertige oder in der Dimensionierung kleinere Produkte, die ohne Probleme nagelbar sind, da keine oder nur sehr geringe Schwankungen im Nagelausziehwert auftreten. Das erzeugte Endprodukt z.B. Paletten sind dadurch höherwertiger oder kostengünstiger herstellbar. Weiterhin ergibt sich daraus ein geringeres Gewicht.
  • Die Erfindung ist mit Schließschiebern, Aushärtekanälen und Füll- und Preßräumen kombinierbar.
  • Einzelheiten sind in derr Zeichnung bspw. und schematisch dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Längsschnitt durch eine Strangpreßvorrichtung.
    Fig. 2
    einen Querschnitt nach der Linie I-I gemäß Fig. 1
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gelangt das Gemenge aus pflanzlichen Kleinteilen aus einem Einfüllschacht 1 in einen Füllraum 2, dessen Einrittsöffnung während des Verdichtungsvorganges durch einen Schließschieber 3 verschlossen ist. Beim Befüllen steht die Durchtrittsöffnung 4 des durch die Hubeinrichtung 5 hin und her beweglichen Schließschiebers 3 über der Eintrittsöffnung des Füllraumes 2 und erlaubt, das Durchfallen des Gemenges aus dem Einfüllschacht 1 in den Füllraum 2.
  • Der Querschnitt des Füllraumes 2 erweitert sich mit dem Winkel 6 von der Größe 7 des strangpreßseitigen Endes 8 auf die Größe 9 des aushärtekanalseitigen Endes 10. Beim Verdichten durch den Preßstempel 11 können die Teile des Gemenges, die sich am aushärtekanalseitigen Ende 10 befinden nicht quer zur Preßrichtung ausweichen.
  • Die sich am strangpreßstempelseitigem Ende 8 befindenden Teile des Gemenges können jedoch um das Maß der keilförmigen Erweiterung, also der Maßdifferenz zwischen der Größe 7 des strangpreßstempelseitigen Endes 8 und der Größe 9 des aushärtekanalseitigen Endes 10, quer zur Richtung ausweichen. Die sich zwischen den Enden 8 und 10 befindenden Teile des Gemenges können jedoch nach ihrer Lage in den Füllraum 2 quer zur Preßrichtung ausweichen.
  • Bei der entsprechenden Größe des Winkels 8 ist der quer zur Strangpreßrichtung wirkende Teil des Verdichtungsdruckes durch den Strangpreßstempel 11 auf das Gemenge an jedem beliebigen Punkt, auf einer in Preßrichtung liegenden Linie des mit dem Verdichtungshub erzeugten Strangteilstückes gleich oder annähernd gleich groß, da die Teile des Gemenges entsprechend ihrer Lage im Füllraum 2 den Verdichtungsdruck teilweise ausweichen können.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Strangpressen oder Strangrohrpressen eines Gemenges aus pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen mit Bindemitteln, bei dem das Gemenge durch den Preßstempel einer Strangpresse in einem Füllraum verdichtet und in einem Aushärtekanal verfestigt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgut durch einen Füll- und und Preßraum gedrückt wird, der sich keilförmig zum Aushärtekanal hin erweitert, so daß das Füllgut in Preßrichtung eine gleichgroße Verdichtung erfährt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß durch die über die Länge jedes mit einem Preßhub erzeugten Strangteilstückes gleichgroßer Verdichtung Strangteilstücke und Stränge erzeugt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß durch die gleichgroße Verdichtung in der Länge eines jeden mit einem Preßhub erzeugten Strangteilstückes, der auf die Begrenzungswände des Füll- und Preßraumes wirkende Druck, bei Erreichen der endgültigen Verdichtung des Strangteiles, über die Länge annähernd gleich groß ist.
  4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Füll- und Preßraum einer Strangpreßeinrichtung keilförmig zum Aushärtekanal hin aufgeweitet ist.
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