EP3385047A1 - Strangpresseinrichtung und verfahren zum herstellen von strangpressprodukten - Google Patents

Strangpresseinrichtung und verfahren zum herstellen von strangpressprodukten Download PDF

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EP3385047A1
EP3385047A1 EP18164839.5A EP18164839A EP3385047A1 EP 3385047 A1 EP3385047 A1 EP 3385047A1 EP 18164839 A EP18164839 A EP 18164839A EP 3385047 A1 EP3385047 A1 EP 3385047A1
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EP
European Patent Office
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strand
binder
extrusion
frequency heating
steam
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EP18164839.5A
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EP3385047B1 (de
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Clemens Pfeifer
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Pfeifer Holz GmbH
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Pfeifer Holz GmbH
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    • 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
    • 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
    • B27N3/18—Auxiliary operations, e.g. preheating, humidifying, cutting-off

Definitions

  • the invention relates to an extruder and a method for producing extruded products having the features in the preamble of the method and device main claim.
  • Such an extrusion technique is from the WO 2011/029923 A1 known.
  • the wood small parts provided with a thermosetting binder are pressed in an extruder into a rod-shaped strand, which is then steamed in a press channel and then cured in a cooling channel.
  • the heat required for hardening is introduced into the strand essentially via the vapor and its enthalpy of condensation.
  • the subsequent heating of the strand in the press channel prevents premature cooling of the strand and maintains only the introduced with the evaporation and condensation temperature level for the duration of curing.
  • the invention solves this problem with the features in the method and device main claim.
  • the claimed extrusion technique ie the extrusion press, the associated method and an extrusion press, and the extruded product have various advantages.
  • the combined heating and loading of the rod-shaped strand with steam and high-frequency electromagnetic alternating fields of a High frequency heating has process engineering advantages.
  • the steaming device and the high-frequency heating can complement each other optimally in terms of the energy balance and the humidity, in particular the water content in the strand. They interact synergistically and can be optimally coordinated to achieve various desired effects.
  • Combined heating with steam and high-frequency electromagnetic alternating fields can produce a hardened strand with an advantageous internal structure and with particularly favorable strength values.
  • the internal structure of the strand and the extruded product may be homogeneous or deliberately inhomogeneous. Inhomogeneities can be generated, for example, by targeted binder displacement by a steam pulse. As a result, local binder concentrations can be formed with stronger strand hardening, for example, on the outer circumference and / or on the outside on a mandrel hole.
  • the high-frequency heating ensures a high surface quality of the strand.
  • the strand surface is smooth and not very porous. Over-curing of the binder due to excessive contact heat can be avoided. With uniform moisture penetration of the strand, the high-frequency heating can also cause a uniform Strand embadung.
  • the binder in the pressed material and a corresponding addition technique.
  • the high-frequency heating can have a particularly good effect and ensure targeted curing without significantly affecting the surrounding small parts.
  • the binder can form a strength-enhancing support or network structure in the pressed material.
  • the density of the strand can be kept low because the better and more uniform curing of the optionally crosslinked binder contributes significantly to the required strength.
  • the high frequency heating is also beneficial.
  • the input moisture of the supplied small vegetable parts can be relatively high, which simplifies their treatment and drying and cheaper.
  • a binder having a high electrical conductivity may be chosen, e.g. an acidic binder.
  • the frequency range of the high frequency heating may be above 1 MHz, preferably above 3 MHz.
  • Favorable is a frequency range between 20 MHz and 30 MHz.
  • the steamer and the high frequency heating can be combined in different ways.
  • the vaporization device is located adjacent to a molding channel of the extruder.
  • the high frequency heating can be arranged in the pressing direction before or after the vapor deposition device. It can also be located in front of and behind the vaporization device. These arrangements can achieve different effects.
  • the heat required to cure the binder in the strand can be divided between the two heating processes.
  • the two heating processes can be coordinated and benefit from each other.
  • the jointly introduced amount of heat can be adjusted and limited to the quantity required for the curing. Excess heat and excess steam can be dispensable.
  • the high frequency heating can be targeted, primarily and quickly heated the binder in the pressed material.
  • the steaming device and the enthalpy of condensation the amount of heat required for heating the entire strand cross-section can be inexpensively and efficiently introduced and made available for the further course of the curing.
  • a high-frequency heating upstream of the vapor deposition device in the pressing direction can preheat the pressed material located in the region of the molding channel and form a preconsolidation of the pressed material for the subsequent vapor deposition by incipient hardening.
  • the high-frequency heating system primarily and quickly heats the granulated or liquid binder distributed in the pressed material and in the unconsolidated strand.
  • the plant-based small parts have an optimized input moisture content, so that the high-frequency heating primarily affects the binder and heats it up deliberately and much faster than the small vegetable parts.
  • local concentrations of the binder may have an effect, which are heated primarily and very intensively and solidify correspondingly faster. As a result, local strength concentrations and bridge-like compounds can be created in the pressed material. Such local binder concentrations can advantageously be achieved in a feed device designed as a mixer.
  • the preconsolidation of the pressed material in the strand has the advantage that in the subsequent vapor deposition, the binder retains its local arrangement and distribution in the strand.
  • the steam and the enthalpy of condensation as well as the steam temperature and the vapor pressure can be reduced.
  • the moisture or water quantity introduced during the vapor deposition can also be reduced. This is for achieving low humidity values or for faster achievement of a predetermined residual moisture in the extruded product produced at the end of advantage.
  • the action of a certain temperature over a certain period is favorable, e.g. from 110 - 150 ° C for about 10 sec.
  • Curing can be started highly efficiently and with energy concentration on the binder by the high-frequency heating.
  • the steamer and the condensing vapor introduce the thermal energy required to continue the cure into the strand.
  • the steam can be relieved from starting the curing and can thus have a lower temperature and a lower pressure. This reduces its mechanical effects on the pressed material.
  • the downstream of a high-frequency heating relative to the steaming device has the advantage that additional moisture is introduced into the pressed material and into the strand with the steam, which is responsible for optimum effect of the high-frequency heating and for rapid heating of the pressed material throughout the strand cross-section and for solidification of the binder is advantageous.
  • a downstream high-frequency heating can also have advantages for the mentioned gentle start of the curing.
  • the introduced moisture can also be vaporized and eliminated again quickly.
  • the claimed extrusion technique can be used successfully with a wide variety of binders.
  • conventional binders for example melamine resins, phenolic resins, urea resins or the like
  • an improved binding effect with reduced evaporation of highly volatile organic substances can be achieved.
  • the high frequency heating can bind these substances and can reduce their discharge under the influence of steam.
  • organic binders e.g. based on starch and / or sugar and / or other carbohydrates and / or lignin. They are particularly easy to heat with steam and high-frequency alternating electromagnetic fields. Particular advantages are found in binders which precipitate water or other liquids during curing or polymerization, e.g. in a Maillard process. Here, the high-frequency heating can work particularly well and effectively. On the other hand, because of this precipitation from the binder, the amount of steam can be adjusted, in particular reduced. Another advantage of such preferably organic binders is the avoidance of unfavorable later emissions, in particular of formaldehyde or other synthetic substances.
  • the extrudate may be in any form, e.g. as a block, bar, disc or the like. It is suitable for pallets, but also for furniture and other parts in the home.
  • the extruded products can be used better and in a wider range of applications.
  • Particular advantages also result in connection with a compartment separation technique, in which a strand can be advantageously divided economically into several extruded products with smaller cross sections by one or more crosswise cuts. This is particularly favorable in terms of the manufacturability of complicated and in particular curved outer contours of these products by shaping in the die or in the molding channel of the extruder.
  • the claimed extrusion technique is a technical and economically independent entity. It can be installed in the original equipment of an extrusion press or retrofitted or converted if necessary. In particular, an existing extrusion press can be supplemented with a vaporization by an additional high-frequency heating.
  • the aforementioned advantages of extrusion technology also have an effect on an extrusion press, which can contain a press material preparation with one or more further components. This can e.g. a single-stage or multi-stage comminution and drying of plant parts, in particular wood parts or other generally lignocellulose-containing particles. Furthermore, the comminuted particles can be classified, classified and stored according to different sizes and, if necessary, remixed.
  • the claimed extrusion technique has a particularly favorable effect on the specification of the initial moisture content of the vegetable small parts and the associated dry expenditures.
  • the claimed extrusion technique may also include the following features individually or in any combination.
  • the high frequency heating of the extrusion press can be arranged in the pressing direction before and / or after the vapor deposition device.
  • the high-frequency heating can be adjustable in internal dimension and adaptable to different strand shapes.
  • the extrusion press can have a hardening or cooling channel adjoining the heating device and optionally a separating device for the strand, in particular a compartment separating device.
  • the strand can harden in the hardening or cooling channel.
  • the temperature level introduced with the steaming and the high-frequency heating can be maintained for the duration of the curing. This heat can be supplied to the strand as needed.
  • the function may be the same as in the aforementioned prior art.
  • the extrusion press may have a control and a measuring device for the strand and / or the strand products.
  • the strand can be produced with a bevelled and / or curved outer contour and then separated, wherein the strand has a given cross-sectional area and separated into a plurality of individual extruded products, in particular blocks and / or strips and / or slices, with a smaller cross-sectional area and split up.
  • the aforementioned compartment-separating device can be used with advantage.
  • the invention relates to an extrusion press (4) and an extrusion process for the production of extruded products (14).
  • the invention also relates to a heating device (8) and a heating method of extrusion technology, which have independent inventive significance and which provides a combination of a vapor deposition device and a high-frequency heating system (10).
  • the invention further relates to a Extrusion plant (1) with one or more extrusion presses (4) and an associated method.
  • the invention also relates to the extruded product (14).
  • extrusion plant (1) comprises a treatment (3) for the small vegetable parts and an extrusion press (4).
  • the extruder (4) is used to produce a rod-shaped, extruded and quasi-endless strand (2). From the strand (2) extruded products (14), eg pallet blocks or other blocks, strips, discs or the like. Can be produced.
  • the extrusion press (4) comprises an extrusion press (6) with a pressing channel (7) adjoining in the pressing direction (18) and feed direction of the strand (2) and a heating device (8) acting here on the strand (2).
  • the extrusion press (4) can also have a separating device (13) adjoining the press channel (7).
  • the extruder (4) may include a feed device (5) upstream of the extruder (6) for a binder.
  • a controller (29) and a measuring device (30) may be present.
  • the strand (2) consists of small plant parts, especially small pieces of wood, which are provided with a binder.
  • the small vegetable parts are in particular lignocellulosic small parts. You can have a fiber structure.
  • the binder can cure with heat in the heater (8).
  • the binder is preferably an organic binder and may be based, for example, on starch, sugar, lignin or the like. It can be one organic binder are used, which deposits water or another liquid during curing or polymerization. This deposition can be done in a Maillard process. Preferably, such a Maillard binder is used.
  • the binder can be supplied to the vegetable small parts in a feed device (5) explained below.
  • the vegetable small parts and the supplied binder together form the pressed material, from which the strand (2) and the extruded product (14) are produced.
  • preparation (3) may have a plurality of components. These may be crushing devices, a drying device, a device for sifting and classifying small parts as well as storage, and also a mixing device for mixing different pieces of wood as needed.
  • the preparation (3) has a provision for the small wood parts. These can be produced externally or locally.
  • the small vegetable parts are made, for example, by crushing a wood material along with drying, sorting and classification of the small parts.
  • the wood starting material is first roughly crushed, then dried in a drying device, in particular a belt dryer or drum dryer, then finely crushed and sifted and classified according to size and nature.
  • the small parts can then be cached separately for each size.
  • the different particle sizes can be mixed in a composition suitable for the strand (2).
  • the mixture can via a small parts feed (15) of the feed device (5) and then further the
  • the extruder (6) presses and conveys the strand (2) continuously or intermittently in the extrusion direction (18). It comprises a press unit with a pressing member (17), e.g. a worm or reversing ram, and a drive (16), e.g. a hydraulic cylinder, on.
  • the small vegetable parts are fed via a filling station (20) and metered into a filling and pressing chamber of the extruder (6). They are then pressed by the pressing member (17) in the extrusion direction (18) in a preferably cooled mold channel (21) with a shaping, preferably rigid wall.
  • the molding channel (21) may have a channel shape which widens conically in the extrusion direction (18).
  • the strand (2) receives its outer contour.
  • the strand (2) may be formed solid over its cross section.
  • the strand (2) may alternatively be hollow on the inside and may have one or more axial inner hollow channels, which are produced for example by a press mandrel in the extruder (6).
  • FIG. 3 shows such a strand formation.
  • the shaped strand (2) then passes in the pressing direction (18) in a heating device (8), in which the curing of the binder in the strand (2) is activated by heat in the strand (2).
  • the heating device (8) can follow the molding channel (21) in the extrusion or feed direction (18). It may also overlap with the outlet end of the molding channel (21).
  • the strand (2) is transported in a circumferentially surrounding press channel (7).
  • the heating device (8) may be part of this press channel (7) and a Have channel-side interior.
  • a curing or cooling device (12) can follow the heating device (8) in the extrusion direction (18). This can also be part of the press channel (7).
  • These components of the extruder (6) can be arranged on a common machine frame (19).
  • the heating device (8) acts on the strand (2) and has a vaporization device (9) and a high frequency heater (10).
  • the steaming device (9) acts on the strand (2) with a hot vapor, e.g. consists of water or other suitable fluid and condenses in the strand (2) and heats the strand material or pressed material with its enthalpy of condensation.
  • the steam may be a saturated steam or a superheated steam, which is supplied from a steam generator, not shown, the vapor deposition device (9) via one or more steam lines.
  • the generated vapor pressures and temperatures depend on the small parts material, the strand dimensions, in particular the strand diameter, the applied strand volume and other specifications and can vary accordingly.
  • the steam can be supplied to the strand at an intermeshing strand feed only during standstill periods. It can alternatively be supplied permanently.
  • the steaming device (9) can supply the steam to the strand (2) from the outside and / or from the inside.
  • An external feed is possible, for example, through feed openings in the duct wall.
  • An internal feed can take place via one or more pole press mandrels.
  • the length of the vapor deposition device (9) and the introduction path for the vapor in the pressing direction (18) may depend on the feed length at the preferably intermittent strand feed. It can be two, three or more such stroke lengths accordingly.
  • the vapor deposition is preferably carried out in the region of the maximum density of the strand (2).
  • the extrusion press (9) may have substantially rigid channel walls.
  • a clamping device can provide a preset contact pressure and allows in an emergency, a radial Dodge.
  • the steam is preferably produced externally and fed to the sputtering device (9) from the outside.
  • the heating device (8) also has a high frequency heating (10). This can be present individually or multiple times.
  • the high frequency heating (10) can be arranged in the extrusion direction (18) in front of and / or behind the vapor deposition device (9).
  • the high frequency heating (10) can be arranged in the immediate or near and possibly shielded connection to the vapor deposition device (9).
  • a high-frequency heating device (10) may be arranged downstream of the curing or cooling device (12) and upstream of the separating device (13).
  • the high-frequency heating (10) is also integrated in the press channel (7). In FIG. 1 and 2 various arrangements of a high frequency heating (10) are shown.
  • the vapor deposition device (9) is preferably present individually and is arranged in the direct or near connection region to the molding channel (21).
  • the high-frequency heating (10) in the pressing direction (18) behind the vapor deposition device (9) is arranged, which in turn connects directly to the mold channel (21) or overlapping it.
  • FIG. 2 also shows the alternative or additional option, a High frequency heating (10) with a greater distance after the vapor deposition device (9) and shortly before the separator (13) to order.
  • FIG. 2 also clarifies the possibility to arrange at one or more points a Entdampfungs worn (11) on the press channel (7). This is arranged, for example, after the second high-frequency heating (10). It may alternatively or additionally be arranged elsewhere, for example between the vaporization device (9) and the high-frequency heating (10). In the variant of FIG. 2 the first high frequency heating (10) is arranged in the connection or overlapping area of the molding channel (21). The vaporization device (9) adjoins in the pressing direction (18).
  • the high-frequency heating (10) acts on the strand (2) with high-frequency electromagnetic alternating fields which penetrate the strand (2) and heat the material to be pressed.
  • One or more field generators (25) may be disposed at the top and / or bottom of the strand (2), alternatively or additionally disposable or bilateral array of field generators (25) on the upright sides of the strand (2).
  • the high-frequency alternating electromagnetic fields may be, for example, electromagnetic waves, in particular microwaves. These can be generated eg by time delay tubes, such as klystrons, traveling wave tubes or magnetrons. Alternatively, other production possibilities are given.
  • Field generators (25) for microwaves can be arranged on one side of the strand (2), wherein on the opposite side of a reflector, such as a metal surface is present.
  • a generation of high-frequency electromagnetic alternating fields is also possible in other ways, for example by both sides of the strand (2) arranged electrodes which are connected at high frequency.
  • the electrodes or other electrical conductors form in the embodiments shown of FIGS. 6 and 7 the two-sided field generators (25).
  • the field generators (25) are according to FIG. 7 connected via lines to a supply device (26).
  • the supply device (26) can be controllable. It can be connected to a control (29) of the extruder (6) or extruder (4) explained below.
  • the supply device (26) can supply the field generators (25) with the required power, in particular electrical power, in a controlled manner. Here, a targeted wiring and shutdown of field producers (25) is possible.
  • the one or more field generators (25) may be in one piece and each act on the strand (2) in the entire desired area.
  • the field generators (25) may extend in the longitudinal direction of the strand (2) and may form or be associated with the channel wall of the press channel (7).
  • the length of the impingement area of a high-frequency heating system (10) on the strand (2) can be tuned to the stroke length with an intermittent strand feed and can correspond to one, two or more stroke lengths.
  • the high-frequency heating (10) can act on the strand (2) in the downtime or pauses in an intermittent strand feed. It can act on the strand (2) alternatively permanently and during the strand movement.
  • a field generator (25) can according to FIGS. 6 and 7 be segmented. It can be divided into several generator modules, which are strung in the extrusion direction (18) and / or in the transverse direction thereto. These generator modules can be individually switchable. An insulation (27) can be arranged between the generator modules.
  • the field generators (25) can form the channel wall and can rest directly on the strand (2).
  • a field generator (25) an adjustment means (28) may be connected upstream. This is located between the strand (2) and the field generator (25) and contacts the strand (2). It can be adapted to the outer contour of the strand (2), in particular be designed to be complementary with its contact surface.
  • the adjusting means (28) is permeable to the high-frequency electromagnetic field.
  • the adjusting means (28) can be exchangeable. It allows an adaptation of the high frequency heating (10) to different strand shapes, in particular strand cross sections.
  • the press channel (7) may be rigid or movable. This training can also be present in the area of the heating device (8) and the cooling or curing device (12).
  • a mobile training is for an intermittent strand feed advantage. It can during the compression phase in the initial compression of the pressed material during the initial compression and loading of the filling and pressing chamber of the extruder (6) contained pressing the strand (2) hold and release it in the last part of the pressing phase for the strand feed. In the subsequent stance phase, the wall of the press channel (7) again abut the strand (2).
  • the press channel (7) may have on one or more sides one or more fixed channel walls (22) and one or more movable channel walls (23) which can be delivered and pressed onto the string (22). exhibit.
  • the movable channel walls (23) can be acted upon by a controllable adjusting device (24), which has, for example, cylinders or other suitable drive and adjusting means.
  • a controllable adjusting device 24
  • FIG. 6 shows such an arrangement.
  • the movable channel wall (23) can be formed, for example, by a field generator (25) and optionally an upstream fitting means (28).
  • the high-frequency heating (10) can also be adjustable in the internal dimension or in the channel dimension and adaptable to different strand shapes.
  • FIG. 7 illustrates such an arrangement that allows adaptation to different width strands (2).
  • a segmented field generator (25) with a plurality of field modules are arranged on the top and / or bottom, wherein the modules can be coordinated with division to the varying strand widths.
  • the one side channel wall (22) may be fixed. It may be formed as insulation (27) or have such.
  • the other lateral channel wall (23) can be movable and connected to an adjusting device (24).
  • the movable channel wall (23) may also be formed as an insulation (27) or provided with such.
  • the said insulation (27) shields against the high-frequency alternating electromagnetic fields. It can be arranged several times and at suitable locations of the high frequency heating (10).
  • the adding device (5) can be designed in different ways and can add the binder to the small wood parts in different ways.
  • the adding device (5) may be formed, for example, as a mixer, in particular as a drum mixer, which receives a predetermined amount of small vegetable parts and binder and mixed together by a suitable movement and releases again on the output side.
  • a mixer can be local, pearly Form binder concentration in the pressed material.
  • the binder can be supplied, for example, in granular form.
  • the adding device (5) can be designed as a blowing or spraying device. This blows a dry or liquid binder transversely or obliquely into a passing stream of small plant parts.
  • the binder may be in any suitable consistency and shape.
  • a dry binder can e.g. be granulated or pulverized.
  • the binder can also be liquid.
  • the curing or cooling channel (12) connects to the heater (8) and is used for cooling or residual curing of the heated strand (2). Here, moreover, a drying or a devolatilization of the strand (2) take place.
  • the curing or cooling channel (12) may have the above-described movable channel wall with adjusting device (24).
  • the strand In the curing or cooling channel (12), the strand can be cured in the desired manner and with the required, introduced by the vapor deposition and the high-frequency heating temperature level and then cooled. This heat can be supplied to the strand as needed.
  • the predetermined temperature level in the strand can be maintained despite possibly fluctuating environmental conditions for the duration of curing.
  • the heat supply from the wall of the press channel can e.g. prevent premature cooling of the strand.
  • the separating device (13) is arranged at the end of the press channel (7) and separates extruded products (14) from the supplied strand (12).
  • the separating device (13) can be designed, for example, as a saw, in particular a chop saw, and can separate extruded products (14) from the strand (12) in the form of blocks.
  • FIG. 1 shows such training.
  • the separating device (13) is designed as a compartment-separating device, which carries out a plurality of successive separating cuts with different, in particular intersecting, orientations on the strand (2).
  • the strand (2) can have different cross-sectional shapes.
  • FIGS. 3 to 5 show different variants.
  • the rod-shaped strand (2) has a round, in particular circular, or prismatic cross-section.
  • the strand (2) may be solid or hollow in cross-section.
  • FIGS. 3 to 5 illustrate a variant in which the strand (2) has a much larger cross-section than the final extruded product (14).
  • the rod-shaped strand (2) can eg according to FIG. 3 four strips each with a smaller cross-section can be produced by an upright and a lying separating cut.
  • the inner phase of the four strips can be formed at the intersection of the dashed lines.
  • FIG. 4 shows a variant of a rod-shaped strand (2) having two respective circular strand halves, which are interconnected by a transverse web. By an upright separation cut the strand halves can be separated and then separated by cross-sections the extruded products (14) in pad or disc shape.
  • the same embodiment of a strand (2) is also in FIG. 6 in conjunction with a adapted to high frequency heating (10).
  • FIG. 5 shows a further variant of a rod-shaped strand (2) with a plurality of strand areas, which at least partially have a curved outer contour.
  • the controller (29) may be located on the extruder (6) or at another suitable location. It is connected to the single or multiple existing measuring device (30) and to the adjusting devices (24), the supply device (26) and the actuators of the vapor deposition device (9).
  • the one or more measuring devices (30) can be arranged at one or more points along the strand (2) and / or also in the region of the removal of the separated extruded products (14).
  • Such measuring devices (30) can detect, for example, the density, the weight, the humidity, the strength, the surface quality or other relevant physical parameters of the strand (2) and / or of the extruded products (14). The measurement results can be reported to the controller (29). The controller (29) can then control or regulate the extruder (4) and its components including the addition device (5) and separator (13) accordingly. It can also act on the extrusion process, in particular the drive (16) accordingly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strangpresseinrichtung (4) und ein Verfahren zum Herstellen von Strangpressprodukten (14), insbesondere Klötzen, aus einem Pressgut, bestehend aus mit einem warmaushärtenden Bindemittel versehenen pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen. Die Strangpresseinrichtung (4) produziert einen stangenförmigen ausgehärteten Strang (2) und weist eine Strangpresse (6) mit einem in Pressrichtung (18) anschließenden Pressenkanal (7) und einer hier auf den Strang (2) einwirkenden Heizeinrichtung (8) auf, wobei die Heizeinrichtung (8) eine Bedampfungseinrichtung (9) und eine Hochfrequenzheizung (10) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strangpresseinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Strangpressprodukten mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
  • Eine solche Strangpresstechnik ist aus der WO 2011/029923 A1 bekannt. Die mit einem warmaushärtenden Bindemittel versehenen Holzkleinteile werden in einer Strangpresse zu einem stangenförmigen Strang gepresst, der anschließend in einem Pressenkanal bedampft und danach in einem Auskühlkanal ausgehärtet wird. Bei der Bedampfung wird die zum Aushärten benötigte Wärme im Wesentlichen über den Dampf und dessen Kondensationsenthalpie in den Strang eingebracht. Die anschließende Beheizung des Strangs im Pressenkanal verhindert ein vorzeitiges Abkühlen des Strangs und hält nur das mit der Bedampfung und Kondensation eingebrachte Temperaturniveau für die Dauer der Aushärtung aufrecht.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Strangpresstechnik aufzuzeigen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit dem Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
    Die beanspruchte Strangpresstechnik, d.h. die Strangpresseinrichtung, das zugehörige Verfahren und eine Strangpressanlage, sowie das Strangpressprodukt haben verschiedene Vorteile.
  • Die kombinierte Beheizung und Beaufschlagung des stangenförmigen Strangs mit Dampf und mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern einer Hochfrequenzheizung hat prozesstechnische Vorteile. Die Bedampfungseinrichtung und die Hochfrequenzheizung können einander hinsichtlich des Energiehaushalts und der Feuchte, insbesondere des Wassergehalts, im Strang optimal ergänzen. Sie wirken synergistisch zusammen und lassen sich zur Erzielung verschiedener gewünschter Effekte optimal aufeinander abstimmen. Durch die kombinierte Beheizung mit Dampf und mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern kann ein ausgehärteter Strang mit einer vorteilhaften inneren Struktur und mit besonders günstigen Festigkeitswerten hergestellt werden. Die innere Struktur des Strangs und des Strangpressprodukts kann homogen oder bewusst inhomogen sein. Inhomogenitäten können z.B. durch gezielte Bindemittelverlagerung durch eine Dampfstoß erzeugt werden. Hierdurch können lokale Bindemittelkonzentrationen mit stärkerer Strangverfestigung z.B. am Außenumfang und/oder außenseitig an einem Dornloch gebildet werden.
  • Die Hochfrequenzheizung sorgt für eine hohe Oberflächenqualität des Strangs. Die Strangoberfläche ist glatt und wenig porös. Überhärtungen des Bindemittels durch übermäßige Kontaktwärme können vermieden werden. Bei gleichmäßiger Durchfeuchtung des Strangs kann die Hochfrequenzheizung auch eine gleichmäßige Strangdurchwärmung bewirken.
  • Günstig sind auch kleinräumige Konzentrationen des Bindemittels im Pressgut und eine entsprechende Zugabetechnik. Hier kann sich die Hochfrequenzbeheizung besonders gut auswirken und für eine gezielte Aushärtung ohne signifikante Beeinflussung der umgebenden Kleinteile sorgen. Das Bindemittel kann eine festigkeitssteigernde Stütz- oder Netzstruktur im Pressgut bilden.
  • Die Dichte des Strangs kann niedrig gehalten werden, weil die bessere und gleichmäßigere Aushärtung des ggf. vernetzten Bindemittels signifikant zur erforderlichen Festigkeit beiträgt. Hierfür ist die Hochfrequenzheizung ebenfalls von Vorteil. Außerdem kann die Eingangsfeuchtigkeit der zugeführten pflanzlichen Kleinteile relativ hoch gewählt werden, was deren Aufbereitung und Trocknung vereinfacht und verbilligt.
  • Für die Wirksamkeit Hochfrequenzheizung kann ein Bindemittel mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit gewählt werden, z.B. eine säurehaltiges Bindemittel.
  • Der Frequenzbereich der Hochfrequenzheizung kann über 1 MHz, vorzugsweise über 3 MHz liegen. Günstig ist ein Frequenzbereich zwischen 20 MHZ und 30 MHz.
  • Die Bedampfungseinrichtung und die Hochfrequenzheizung können in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert werden. Die Bedampfungseinrichtung befindet sich im Anschluss an einen Formkanal der Strangpresse. Die Hochfrequenzheizung kann in Pressrichtung vor oder nach der Bedampfungseinrichtung angeordnet sein. Sie kann sich auch vor und hinter der Bedampfungseinrichtung befinden. Durch diese Anordnungen lassen sich unterschiedliche Effekte erzielen.
  • Durch das Zusammenwirken der Bedampfungseinrichtung und der Hochfrequenzheizung kann die zum Aushärten des Bindemittels im Strang insgesamt benötigte Wärme auf beide Heizprozesse aufgeteilt werden. Die beiden Heizprozesse können aufeinander abgestimmt werden und profitieren voneinander. Die gemeinsam eingebrachte Wärmemenge kann auf den Mengenbedarf für die Aushärtung abgestimmt und begrenzt werden. Überschusswärme und auch Dampfüberschuss können entbehrlich sein.
  • Mit der Hochfrequenzheizung kann gezielt, vorrangig und schnell das Bindemittel im Pressgut aufgeheizt werden. Mit der Bedampfungseinrichtung und der Kondensationsenthalpie kann die benötigte Wärmemenge zur Erwärmung des gesamten Strangquerschnitts kostengünstig und effizient eingebracht und für den weiteren Ablauf der Aushärtung bereit gestellt werden.
  • Eine der Bedampfungseinrichtung in Pressrichtung vorgeschaltete Hochfrequenzheizung kann das im Bereich des Formkanals befindliche Pressgut vorwärmen und durch eine beginnende Aushärtung eine Vorverfestigung des Pressguts für die anschließende Bedampfung bilden. Die Hochfrequenzheizung erwärmt vorrangig und schnell das im Pressgut und im noch unverfestigten Strang verteilte granulierte oder flüssige Bindemittel. Die pflanzlichen Kleinteile haben eine optimierte Eingangsfeuchte, so dass die Hochfrequenzheizung vor allem am Bindemittel wirkt und dieses gezielt und sehr viel schneller als die pflanzlichen Kleinteile aufheizt. Günstig können sich dabei lokale Konzentrationen des Bindemittels auswirken, die vorrangig und sehr intensiv erwärmt werden und entsprechend schneller verfestigen. Hierdurch können lokale Festigkeitskonzentrationen und brückenartige Verbindungen im Pressgut geschaffen werden. Solche lokalen Bindemittelkonzentrationen können vorteilhaft in einer als Mischer ausgebildeten Zugabeeinrichtung erzielt werden.
  • Die Vorverfestigung des Pressguts im Strang hat den Vorteil, dass bei der nachfolgenden Bedampfung das Bindemittel seine lokale Anordnung und Verteilung im Strang behält. Durch die Vorerwärmung können die Dampfmenge und die Kondensationsenthalpie sowie die Dampftemperatur und der Dampfdruck reduziert werden. Hierdurch kann außerdem die bei der Bedampfung eingebrachte Feuchte bzw. Wassermenge reduziert werden. Dies ist zur Erzielung niedriger Feuchtewerte oder zum schnelleren Erreichen einer vorgegebenen Restfeuchte in dem am Ende hergestellten Strangpressprodukt von Vorteil.
  • Für das Starten der Aushärtung des Bindemittels ist das Einwirken einer bestimmten Temperatur über eine gewisse Dauer günstig, z.B. von 110 - 150° C über ca 10 sec. Das Aushärten kann hochwirksam und mit Energiekonzentration auf das Bindemittel durch die Hochfrequenzheizung gestartet werden. Die Bedampfungseinrichtung und der kondensierende Dampf bringen die zum Fortsetzen der Aushärtung erforderliche Wärmeenergie in den Strang ein. Der Dampf kann vom Starten der Aushärtung entlastet werden und kann dadurch eine niedrigere Temperatur sowie einen geringeren Druck haben. Das reduziert seine mechanischen Auswirkungen auf das Pressgut.
  • Das Nachschalten einer Hochfrequenzheizung gegenüber der Bedampfungseinrichtung hat den Vorteil, dass mit dem Dampf zusätzliche Feuchte in das Pressgut und in den Strang eingebracht ist, die für eine optimale Wirkung der Hochfrequenzheizung und für die schnelle und im gesamten Strangquerschnitt wirkende Beheizung des Pressguts und für die Verfestigung des Bindemittels von Vorteil ist. Eine nachgeschaltete Hochfrequenzheizung kann ebenfalls Vorteile für das erwähnte schonende Starten der Aushärtung haben. Durch die Hochfrequenzheizung kann andererseits die eingebrachte Feuchte auch wieder schnell verdampft und ausgeschieden werden.
  • Die beanspruchte Strangpresstechnik kann mit unterschiedlichsten Arten von Bindemitteln mit Erfolg eingesetzt werden. Beim Einsatz konventioneller Bindemittel, z.B. Melaminharze, Phenolharze, Harnstoffharze oder dgl., kann eine verbesserte Bindewirkung mit verringerter Ausdünstung von leicht flüchtigen organischen Substanzen erreicht werden. Die Hochfrequenzheizung kann diese Substanzen binden und kann deren Austrag unter Dampfeinfluss reduzieren.
  • Besondere Vorteile ergeben sich bei organischen Bindemitteln, die z.B. auf Stärke und/oder Zucker und/oder anderen Kohlehydraten und/oder Lignin basieren. Sie lassen sich besonders gut mit Dampf und mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern beheizen. Besondere Vorteile ergeben sich bei Bindemitteln, die bei der Aushärtung bzw. Polymerisation Wasser oder andere Flüssigkeiten ausscheiden, z.B. bei einem Maillard-Prozess. Hier kann die Hochfrequenzheizung besonders gut und effektiv wirken. Wegen dieser Ausscheidung aus dem Bindemittel kann andererseits die Dampfmenge angepasst, insbesondere reduziert werden. Ein weiterer Vorteil solcher vorzugsweise organischer Bindemittel ist das Vermeiden von ungünstigen späteren Ausdünstungen, insbesondere von Formaldehyd oder anderen synthetischen Stoffen.
  • Das Strangpressprodukt kann in beliebiger Form, z.B. als Klotz, Leiste, Scheibe oder dgl. vorliegen. Es eignet sich für Paletten, aber auch für Möbel und andere Teile im Heimbereich.
  • Weitere Vorteile der beanspruchten Strangpresstechnik liegen in der Beschleunigung und Verkürzung des Strangpressprozesses und der Aushärtung des Bindemittels. Hierdurch kann einerseits die Leistung der Strangpresstechnik erhöht und andererseits ihr Platzbedarf, insbesondere die Länge in Pressrichtung reduziert werden. Die beanspruchte Strangpresstechnik ist dadurch besonders effizient und bietet auch Vorteile in der Reduzierung des Platz- und Bauaufwands.
  • Zudem können die Strangpressprodukte besser und in einem größeren Anwendungsbereich eingesetzt werden. Besondere Vorteile ergeben sich auch in Verbindung mit einer Abteil-Trenntechnik, bei der ein Strang durch einen oder mehrere kreuzweise Trennschnitte wirtschaftlich vorteilhaft in mehrere Strangpressprodukte mit kleineren Querschnitten aufgeteilt werden kann. Dies ist besonders günstig hinsichtlich der Herstellbarkeit von komplizierten und insbesondere gewölbten Außenkonturen dieser Produkte durch die Formgebung in der Matrize bzw. im Formkanal der Strangpresse.
  • Die beanspruchte Strangpresstechnik ist eine technische und wirtschaftlich eigenständige Einheit. Sie kann bei der Erstausrüstung einer Strangpressanlage eingebaut oder bedarfsweise nachgerüstet oder umgerüstet werden. Insbesondere kann eine vorhandene Strangpresse mit einer Bedampfung durch eine zusätzliche Hochfrequenzheizung ergänzt werden. Die vorgenannten Vorteile der Strangpresstechnik wirken sich auch bei einer Strangpressanlage aus, die eine Pressgutaufbereitung mit ein oder mehreren weiteren Komponenten enthalten kann. Dies können z.B. eine einstufige oder mehrstufige Zerkleinerung nebst Trocknung von Pflanzenteilen, insbesondere Holzteilen oder anderen generell lignocellulosehaltigen Partikeln sein. Ferner können die zerkleinerten Partikel nach unterschiedlichen Größen gesichtet, klassifiziert und gespeichert sowie bedarfsweise wieder vermischt werden. Besonders günstig wirkt sich die beanspruchte Strangpresstechnik für die Vorgabe der Anfangsfeuchte der pflanzlichen Kleinteile und den damit zusammenhängenden Trockenaufwand aus.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung angegeben.
  • Die beanspruchte Strangpresstechnik kann ferner folgende Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination aufweisen.
  • Die Hochfrequenzheizung der Strangpresseinrichtung kann in Pressrichtung vor und/oder nach der Bedampfungseinrichtung angeordnet sein.
  • Bei einer Ausgestaltung der Strangpresseinrichtung kann die Hochfrequenzheizung im Innenmaß verstellbar und an unterschiedliche Strangformen anpassbar sein.
  • Die Strangpresseinrichtung kann einen an die Heizeinrichtung anschließenden Aushärte- oder Auskühlkanal und ggf. eine Trenneinrichtung für den Strang, insbesondere eine Abteil-Trenneinrichtung, aufweisen.
  • Im Aushärte- oder Auskühlkanal kann der Strang aushärten. Das mit der Bedampfung und der Hochfrequenzheizung eingebrachte Temperaturniveau kann für die Dauer der Aushärtung aufrecht erhalten werden. Hierbei kann dem Strang bedarfsweise Wärme zugeführt werden. Die Funktion kann die gleiche wie beim eingangs genannten Stand der Technik sein.
  • Die Strangpresseinrichtung kann eine Steuerung sowie eine Messeinrichtung für den Strang und/oder die Strangprodukte aufweisen.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der Strang mit einer gefasten und/oder gewölbten Außenkontur hergestellt und anschließend getrennt werden, wobei der Strang eine gegebene Querschnittsfläche aufweist und in mehrere einzelne Strangpressprodukte, insbesondere Klötze und/oder Leisten und/oder Scheiben, mit kleinerer Querschnittsfläche getrennt und aufgeteilt wird. Hierfür kann die vorgenannte Abteil-Trenneinrichtung mit Vorteil eingesetzt werden.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
    • Figur 1:
    eine Strangpressanlage mit einer Strangpresseinrichtung mit Zugabeeinrichtung, Bedampfungseinrichtung und Hochfrequenzheizung in einer schematischen Ansicht,
    Figur 2:
    eine Variante der Strangpresseinrichtung von Figur 1,
    Figur 3 bis 5:
    verschiedene Varianten in der Formgebung eines Stranges und der Bildung von mehreren Strangpressprodukten durch Abteilen des Strangs mit mehreren Trennschnitten,
    Figur 6:
    ein Querschnitt durch eine Hochfrequenzheizung und den dortigen Bereich des Pressenkanals und
    Figur 7:
    eine schematische Schnittansicht einer im Innemaß verstellbaren und an unterschiedliche Strangformen anpassbaren Hochfrequenzheizung.
  • Die Erfindung betrifft eine Strangpresseinrichtung (4) und ein Strangpressverfahren zur Herstellung von Strangpressprodukten (14). Die Erfindung betrifft außerdem eine Heizeinrichtung (8) und ein Beheizungsverfahren der Strangpresstechnik, die eigenständige erfinderische Bedeutung haben und die eine Kombination einer Bedampfungseinrichtung und einer Hochfrequenzheizung (10) vorsieht. Die Erfindung betrifft ferner eine Strangpressanlage (1) mit einer oder mehreren Strangpresseinrichtungen (4) und ein zugehöriges Verfahren. Die Erfindung betrifft auch das Strangpressprodukt (14).
  • Die in Figur 1 dargestellte Strangpressanlage (1) umfasst eine Aufbereitung (3) für die pflanzlichen Kleinteile und eine Strangpresseinrichtung (4). Die Strangpresseinrichtung (4) dient zur Herstellung eines stangenförmigen, stranggepressten und quasi endlosen Strangs (2). Aus dem Strang (2) können Strangpressprodukte (14), z.B. Palettenklötze oder andere Klötze, Leisten, Scheiben oder dgl. hergestellt werden.
  • Die Strangpresseinrichtung (4) beinhaltet eine Strangpresse (6) mit einem in Pressrichtung (18) und Vorschubrichtung des Strangs (2) anschließenden Pressenkanal (7) und einer hier auf den Strang (2) einwirkenden Heizeinrichtung (8). Die Strangpresseinrichtung (4) kann auch eine an den Pressenkanal (7) anschließende Trenneinrichtung (13) aufweisen. Ferner kann zur Strangpresseinrichtung (4) eine der Strangpresse (6) vorgeschaltete Zugabeeinrichtung (5) für ein Bindemittel gehören. Im Weiteren können eine Steuerung (29) und eine Messeinrichtung (30) vorhanden sein.
  • Der Strang (2) besteht aus pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, die mit einem Bindemittel versehen sind. Die pflanzlichen Kleinteile sind insbesondere lignocellolosehaltige Kleinteile. Sie können eine Faserstruktur haben.
  • Das Bindemittel kann unter Wärmezufuhr in der Heizeinrichtung (8) aushärten. Das Bindemittel ist vorzugsweise ein organisches Bindemittel und kann z.B. auf Stärke, Zucker, Lignin oder dgl. basieren. Es kann ein organisches Bindemittel eingesetzt werden, das bei der Aushärtung oder Polymerisation Wasser oder eine andere Flüssigkeit abscheidet. Diese Abscheidung kann in einem Maillard-Prozess erfolgen. Vorzugsweise kommt ein solches Maillard-Bindemittel zum Einsatz.
  • Das Bindemittel kann den pflanzlichen Kleinteilen in einer nachfolgend erläuterten Zugabeeinrichtung (5) zugeführt werden. Die pflanzlichen Kleinteile und das zugeführte Bindemittel bilden miteinander das Pressgut, aus dem der Strang (2) und das Strangpressprodukt (14) hergestellt werden.
  • Die in Figur 1 schematisch angedeutete Aufbereitung (3) kann mehrere Komponenten aufweisen. Dies können Zerkleinerungseinrichtungen, eine Trockeneinrichtung, eine Einrichtung zum Sichten und Klassifizieren von Kleinteilen sowie Speicher und auch eine Mischeinrichtung zur bedarfsweisen Mischung unterschiedlicher Holzkleinteile sein.
  • Die Aufbereitung (3) weist eine Bereitstellung für die Holzkleinteile auf. Diese können extern oder vor Ort produziert werden. Die pflanzlichen Kleinteile werden z.B. durch Zerkleinern eines Holzmaterials nebst Trocknung, Sichtung und Klassifizierung der Kleinteile hergestellt. Vorzugsweise wird das Holzausgangsmaterial zuerst grob zerkleinert, anschließend in einer Trockeneinrichtung, insbesondere einem Bandtrockner oder Trommeltrockner, getrocknet, danach feiner zerkleinert und gesichtet sowie nach Größe und Beschaffenheit klassifiziert. Die Kleinteile können dann größenspezifisch separat zwischengespeichert werden. Die verschiedenen Partikelgrößen können in einer für den Strang (2) geeigneten Zusammensetzung vermischt werden. Das Gemisch kann über eine Kleinteilzuführung (15) der Zugabeeinrichtung (5) und anschließend weiter der
  • Strangpresse (6) zugeführt werden.
  • Die Strangpresse (6) presst und fördert den Strang (2) kontinuierlich oder intermittierend in Strangpressrichtung (18). Sie weist eine Presseneinheit mit einem Pressorgan (17), z.B. einer Schnecke oder einem reversierenden Pressstempel, sowie einen Antrieb (16), z.B. einen hydraulischen Zylinder, auf. Die pflanzlichen Kleinteile werden über eine Füllstation (20) zugeführt und in eine Füll- und Presskammer der Strangpresse (6) dosiert eingefüllt. Sie werden dann vom Pressorgan (17) in Strangpressrichtung (18) in einen bevorzugt gekühlten Formkanal (21) mit einer formgebenden, bevorzugt starren Wandung gedrückt. Der Formkanal (21) kann eine sich in Strangpressrichtung (18) konisch erweiternde Kanalform haben.
  • Im Formkanal (21), der auch als Rezipient bezeichnet wird, erhält der Strang (2) seine Außenkontur. Der Strang (2) kann über seinen Querschnitt massiv aus gebildet sein. Der Strang (2) kann alternativ innen hohl sein und kann einen oder mehrere axiale innere Hohlkanäle aufweisen, die z.B. durch einen Pressdorn in der Strangpresse (6) hergestellt werden. Figur 3 zeigt eine solche Strangausbildung.
  • Der geformte Strang (2) gelangt anschließend in Pressrichtung (18) in eine Heizeinrichtung (8), in der die Aushärtung des Bindemittels im Strang (2) durch Wärmezufuhr in den Strang (2) aktiviert wird. Die Heizeinrichtung (8) kann sich an den Formkanal (21) in Strangpressrichtung bzw. Vorschubrichtung (18) anschließen. Sie kann auch mit dem auslassseitigen Ende des Formkanals (21) überlappen.
  • Der Strang (2) wird in einem umfangseitig umgebenden Pressenkanal (7) transportiert. Die Heizeinrichtung (8) kann Bestandteil dieses Pressenkanals (7) sein und einen kanalseitigen Innenraum aufweisen. An die Heizeinrichtung (8) kann sich in Strangpressrichtung (18) eine Aushärte- oder Auskühleinrichtung (12) anschließen. Diese kann ebenfalls Bestandteil des Pressenkanals (7) sein. Diese Komponenten der Strangpresse (6) können an einem gemeinsamen Maschinengestell (19) angeordnet sein.
  • Die Heizeinrichtung (8) wirkt auf den Strang (2) ein und weist eine Bedampfungseinrichtung (9) und eine Hochfrequenzheizung (10) auf. Die Bedampfungseinrichtung (9) beaufschlagt den Strang (2) mit einem heißen Dampf, der z.B. aus Wasser oder einem anderen geeigneten Fluid besteht und der im Strang (2) kondensiert und das Strangmaterial bzw. Pressgut mit seiner Kondensationsenthalpie aufheizt. Der Dampf kann ein Sattdampf oder ein überhitzter Dampf sein, der von einem nicht dargestellten Dampferzeuger der Bedampfungseinrichtung (9) über eine oder mehrere Dampfleitungen zugeführt wird. Die erzeugten Dampfdrücke und -temperaturen hängen vom Kleinteilmaterial, den Strangabmessungen, insbesondere dem Strangdurchmesser, dem beaufschlagten Strangvolumen und anderen Vorgaben ab und können entsprechend variieren. Der Dampf kann dem Strang bei einem intermetierenden Strangvorschub nur in den Standpausen zugeführt werden. Er kann alternativ permanent zugeführt werden.
  • Die Bedampfungseinrichtung (9) kann den Dampf dem Strang (2) von außen und/oder von innen zuführen. Eine Außenzuführung ist z.B. durch Zuführöffnungen in der Kanalwandung möglich. Eine Innenzuführung kann über einen oder mehrere pole Pressdorne erfolgen. Die Länge der Bedampfungseinrichtung (9) und der Einbringstrecke für den Dampf in Pressrichtung (18) kann von der Vorschublänge bei dem bevorzugt intermetierenden Strangvorschub abhängen. Sie kann zwei, drei oder mehr solcher Hublängen entsprechend.
  • Die Bedampfung erfolgt vorzugsweise im Bereich der maximalen Dichte des Strangs (2). Bei einer Außenbedampfung kann die Strangpresseinrichtung (9) im Wesentlichen starre Kanalwände haben. Eine Spanneinrichtung kann dabei einen voreingestellten Anpressdruck bieten und erlaubt im Notfall ein radiales Ausweichen. Der Dampf wird vorzugsweise extern produziert und der Bedampfungseinrichtung (9) von außen zugeführt.
  • Die Heizeinrichtung (8) weist ferner eine Hochfrequenzheizung (10) auf. Diese kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Die Hochfrequenzheizung (10) kann in Strangpressrichtung (18) vor und/oder hinter der Bedampfungseinrichtung (9) angeordnet sein. Die Hochfrequenzheizung (10) kann dabei im unmittelbaren oder nahen und ggf. abgeschirmten Anschluss an die Bedampfungseinrichtung (9) angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Hochfrequenzheizung (10) nach der Aushärte- oder Auskühleinrichtung (12) und vor der Trenneinrichtung (13) angeordnet sein. Die Hochfrequenzheizung (10) ist ebenfalls in den Pressenkanal (7) integriert. In Figur 1 und 2 sind verschiedene Anordnungen einer Hochfrequenzheizung (10) gezeigt.
  • Die Bedampfungseinrichtung (9) ist vorzugsweise einzeln vorhanden und ist im direkten oder nahen Anschlussbereich an den Formkanal (21) angeordnet. In der Ausführungsform von Figur 1 ist die Hochfrequenzheizung (10) in Pressrichtung (18) hinter der Bedampfungseinrichtung (9) angeordnet, die ihrerseits direkt an den Formkanal (21) anschließt oder diesen überlappt. In der Variante von Figur 2 ist eine Hochfrequenzheizung (10) der Bedampfungseinrichtung (9) in Pressrichtung (18) vorgeschaltet und eine andere Hochfrequenzheizung (10) direkt nachgeschaltet. Figur 2 zeigt außerdem die alternative oder zusätzliche Möglichkeit, eine Hochfrequenzheizung (10) mit größerem Abstand nach der Bedampfungseinrichtung (9) und kurz vor der Trenneinrichtung (13) anzuordnen.
  • Figur 2 verdeutlicht außerdem die Möglichkeit, an einer oder mehreren Stellen eine Entdampfungseinrichtung (11) am Pressenkanal (7) anzuordnen. Diese ist z.B. nach der zweiten Hochfrequenzheizung (10) angeordnet. Sie kann alternativ oder zusätzlich an anderer Stelle, z.B. zwischen der Bedampfungseinrichtung (9) und der Hochfrequenzheizung (10) angeordnet sein. In der Variante von Figur 2 ist die erste Hochfrequenzheizung (10) im Anschluss- oder Überlappungsbereich des Formkanals (21) angeordnet. Die Bedampfungseinrichtung (9) schließt sich in Pressrichtung (18) an.
  • Die Hochfrequenzheizung (10) beaufschlagt den Strang (2) mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern, die den Strang (2) durchdringen und das Pressgut aufheizen. Wie Figur 6 und 7 verdeutlichen, weist die Hochfrequenzheizung (10) einen oder mehrere Felderzeuger (25) auf, die einseitig oder einander gegenüberliegend am Strang (2) angeordnet sein können. Ein oder mehrere Felderzeuger (25) können an der Oberseite und/oder Unterseite des Strangs (2) angeordnet sein, wobei alternativ oder zusätzlich eine einseitige oder beidseitige Anordnung von Felderzeugern (25) an den aufrechten Seiten des Strangs (2) möglich ist. Die hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelder können z.B. elektromagnetische Wellen, insbesondere Mikrowellen sein. Diese können z.B. durch Laufzeitröhren, wie Klystrons, Wanderfeldröhren oder Magnetrons, erzeugt werden. Alternativ sind andere Erzeugungsmöglichkeiten gegeben. Feldererzeuger (25) für Mikrowellen können einseitig am Strang (2) angeordnet werden, wobei an der gegenüberliegenden Seite ein Reflektor, z.B. eine Metallfläche, vorhanden ist.
  • Eine Erzeugung hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder ist auch auf andere Weise möglich, z.B. durch beidseits des Strangs (2) angeordnete Elektroden, die mit hoher Frequenz beschaltet werden. Die Elektroden oder andere elektrische Leiter bilden in den gezeigten Ausführungsformen von Figur 6 und 7 die beidseitigen Felderzeuger (25).
  • Die Felderzeuger (25) sind gemäß Figur 7 über Leitungen mit einer Versorgungseinrichtung (26) verbunden. Die Versorgungseinrichtung (26) kann steuerbar sein. Sie kann mit einer nachfolgend erläuterten Steuerung (29) der Strangpresse (6) bzw. Strangpresseinrichtung (4) verbunden sein. Die Versorgungseinrichtung (26) kann den Felderzeugern (25) die benötigte Leistung, insbesondere elektrische Leistung, gesteuert zuführen. Hierbei ist auch eine gezielte Beschaltung und Abschaltung von Feldererzeugern (25) möglich.
  • Die ein oder mehreren Felderzeuger (25) können einteilig sein und den Strang (2) jeweils im gesamten gewünschten Bereich beaufschlagen. Die Felderzeuger (25) können sich in Längsrichtung des Strangs (2) erstrecken und können die Kanalwandung des Pressenkanals (7) bilden oder dieser zugeordnet sein. Die Länge des Beaufschlagungsbereichs einer Hochfrequenzheizung (10) am Strang (2) kann auf die Hublänge bei einem intermittierenden Strangvorschub abgestimmt sein und kann einer, zwei oder mehr Hublängen entsprechen. Die Hochfrequenzheizung (10) kann den Strang (2) in den Stillstandszeiten oder Pausen bei einem intermittierenden Strangvorschub beaufschlagen. Sie kann den Strang (2) alternativ permanent und während der Strangbewegung beaufschlagen.
  • Ein Felderzeuger (25) kann gemäß Figur 6 und 7 segmentiert sein. Er kann dabei in mehrere Erzeugermodule unterteilt sein, die in Strangpressrichtung (18) und/oder in Querrichtung dazu aufgereiht sind. Diese Erzeugermodule können einzeln schaltbar sein. Zwischen den Erzeugermodulen kann eine Isolierung (27) angeordnet sein.
  • Die Felderzeuger (25) können die Kanalwandung bilden und können direkt am Strang (2) anliegen. Alternativ kann einem Felderzeuger (25) ein Anpassmittel (28) vorgeschaltet sein. Dieses befindet sich zwischen dem Strang (2) und dem Felderzeuger (25) und kontaktiert den Strang (2). Es kann dabei an die Außenkontur des Strangs (2) angepasst sein, insbesondere mit seiner Berührungsfläche komplementär ausgebildet sein. Das Anpassmittel (28) ist für das hochfrequente elektromagnetische Feld durchlässig. Das Anpassmittel (28) kann austauschbar sein. Es erlaubt eine Anpassung der Hochfrequenzheizung (10) an unterschiedlichen Strangformen, insbesondere Strangquerschnitte.
  • Der Pressenkanal (7) kann starr oder beweglich ausgebildet sein. Diese Ausbildung kann auch im Bereich der Heizeinrichtung (8) und der Auskühl- oder Aushärteeinrichtung (12) vorhanden sein. Eine bewegliche Ausbildung ist für einen intermittierenden Strangvorschub von Vorteil. Sie kann in der Pressphase bei der anfänglichen Verdichtung des Pressguts beim anfänglichen Verdichten und Verfrachten des im Füll- und Pressraum der Strangpresse (6) enthaltenen Pressguts den Strang (2) festhalten und ihn im letzten Bereich der Pressphase für den Strangvorschub freigeben. In der anschließenden Standphase kann die Wandung des Pressenkanals (7) wieder am Strang (2) anliegen. Der Pressenkanal (7) kann an einer oder mehreren Seiten eine oder mehrere feste Kanalwände (22) und eine oder mehrere bewegliche und an den Strang (22) zustellbare sowie anpressbare Kanalwände (23) aufweisen. Die beweglichen Kanalwände (23) können von einer steuerbaren Stelleinrichtung (24) beaufschlagt werden, die z.B. Zylinder oder andere geeignete Antriebs- und Stellmittel aufweist. Figur 6 zeigt eine solche Anordnung. Die bewegliche Kanalwand (23) kann z.B. von einem Felderzeuger (25) und gegebenenfalls einem vorgeschalteten Anpassmittel (28) gebildet werden.
  • Die Hochfrequenzheizung (10) kann ferner im Innenmaß bzw. im Kanalmaß verstellbar und an unterschiedliche Strangformen anpassbar sein. Figur 7 verdeutlicht eine solche Anordnung, die eine Anpassung an unterschiedlich breite Stränge (2) zulässt. Hier sind z.B. an der Ober- und/oder Unterseite ein segmentierter Felderzeuger (25) mit mehreren Feldmodulen angeordnet, wobei die Module unter Teilung auf die variierenden Strangbreiten abgestimmt sein kann. Die eine seitliche Kanalwand (22) kann fest angeordnet sein. Sie kann z.B. als Isolierung (27) ausgebildet sein oder eine solche aufweisen. Die andere seitliche Kanalwand (23) kann beweglich sein und mit einer Stelleinrichtung (24) verbunden sein. Die bewegliche Kanalwand (23) kann ebenfalls als Isolierung (27) ausgebildet oder mit einer solchen versehen sein. Die besagte Isolierung (27) schirmt gegen die hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelder ab. Sie kann mehrfach und an geeigneten Stellen der Hochfrequenzheizung (10) angeordnet sein.
  • Die Zugabeeinrichtung (5) kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein und kann das Bindemittel den Holzkleinteilen auf unterschiedliche Weise zugeben. Die Zugabeeinrichtung (5) kann z.B. als Mischer ausgebildet sein, insbesondere als Trommelmischer, der eine vorgegebene Menge von pflanzlichen Kleinteilen und Bindemittel aufnimmt und durch eine geeignete Bewegung miteinander vermischt sowie wieder ausgangseitig abgibt. Ein Mischer kann lokale, perlenartige Bindemittelkonzentration im Pressgut bilden. Das Bindemittel kann z.B. in Granulatform zugeführt werden.
  • In einer anderen Variante kann die Zugabeeinrichtung (5) als Einblas- oder Einsprühvorrichtung ausgebildet sein. Diese bläst ein trockenes oder flüssiges Bindemittel quer oder schräg in einen vorbeilaufenden Strom von pflanzlichen Kleinteilen ein. Das Bindemittel kann in beliebig geeigneter Konsistenz und Form vorliegen. Ein trockenes Bindemittel kann z.B. granuliert oder pulverisiert sein. Das Bindemittel kann auch flüssig sein.
  • Der Aushärte- oder Auskühlkanal (12) schließt an die Heizeinrichtung (8) an und dient zum Auskühlen oder restlichen Aushärten des beheizten Strangs (2). Hier kann außerdem eine Trocknung oder auch eine Entdampfung des Strangs (2) stattfinden. Der Aushärte- oder Auskühlkanal (12) kann die vorbeschriebene bewegliche Kanalwandung mit Stelleinrichtung (24) aufweisen.
  • Im Aushärte- oder Auskühlkanal (12) kann der Strang in der gewünschten Weise und mit dem erforderlichen, durch die Bedampfung und die Hochfrequenzheizung eingebrachten Temperaturniveau aushärten und anschließend abgekühlt werden. Hierbei kann dem Strang bedarfsweise Wärme zugeführt werden. Das vorgegebene Temperaturniveau im Strang kann trotz ggf. schwankender Umgebungsbedingungen für die Dauer der Aushärtung eingehalten werden. Die Wärmezufuhr aus der Wandung des Pressenkanals kann z.B. ein vorzeitiges Abkühlen des Strangs verhindern.
  • Die Trenneinrichtung (13) ist am Ende des Pressenkanals (7) angeordnet und trennt Strangpressprodukte (14) vom zugeführten Strang (12) ab. Die Trenneinrichtung (13) kann z.B. als Säge, insbesondere Kappsäge, ausgebildet sein und kann vom Strang (12) durch Querschnitte Strangpressprodukte (14) in Form von Klötzen abtrennen.
  • Figur 1 zeigt eine solche Ausbildung.
  • In der Variante von Figur 2 ist die Trenneinrichtung (13) als Abteil-Trenneinrichtung ausgebildet, die am Strang (2) mehrere aufeinander folgende Trennschnitte mit unterschiedlichen, insbesondere einander kreuzenden, Ausrichtungen vornimmt.
  • Der Strang (2) kann unterschiedliche Querschnittsformen haben. Figur 3 bis 5 zeigen verschiedene Varianten. In der einfachsten und nicht einzeln dargestellten Ausführungsform hat der stangenförmige Strang (2) einen runden, insbesondere kreisrunden, oder prismatischen Querschnitt. Für die Klotzproduktion hat er z.B. einen rechteckigen Querschnitt mit abgefasten Ecken bzw. Längskanten. Der Strang (2) kann im Querschnitt massiv oder hohl ausgebildet sein.
  • Figur 3 bis 5 verdeutlichen eine Variante, in der der Strang (2) einen wesentlich größeren Querschnitt als das letztendliche Strangpressprodukt (14) aufweist. Aus dem stangenförmigen Strang (2) können z.B. gemäß Figur 3 durch einen aufrechten und einen liegenden Trennschnitt vier Leisten mit jeweils kleinerem Querschnitt hergestellt werden. Durch ein zentrales und im Querschnitt rautenförmiges Dornloch kann an der Kreuzung der gestrichelt dargestellten Schnittlinien die innere Phase der vier Leisten gebildet werden.
  • Figur 4 zeigt eine Variante eines stangenförmigen Strangs (2), der zwei jeweils kreisförmige Stranghälften aufweist, die durch einen Quersteg miteinander verbunden sind. Durch einen aufrechten Trennschnitt können die Stranghälften getrennt und anschließend durch Querschnitte die Strangpressprodukte (14) in Klotz- oder Scheibenform abgetrennt werden. Die gleiche Ausführungsform eines Strangs (2) ist auch in Figur 6 in Verbindung mit einer hierauf angepassten Hochfrequenzheizung (10) dargestellt.
  • Figur 5 zeigt eine weitere Variante eines stangenförmigen Strangs (2) mit mehreren Strangbereichen, die zumindest bereichsweise eine gekrümmte Außenkontur haben. Durch aufrechte und liegende Trennschnitte sowie anschließende querverlaufende Trennschnitte können entsprechend konturierte Scheiben mit Kreisbogen und einem anschließenden Konusstumpf abgetrennt werden.
  • Wie Figur 1 verdeutlicht, weist die Strangpresseinrichtung (4) eine Steuerung (29) sowie eine Messeinrichtung (30) für den Strang (2) und/oder die Strangprodukte (14) auf. Die Steuerung (29) kann an der Strangpresse (6) oder an anderer geeigneter Stelle angeordnet sein. Sie ist mit der einzeln oder mehrfach vorhandenen Messeinrichtung (30) sowie mit den Stelleinrichtungen (24), der Versorgungseinrichtung (26) und den Aktoren der Bedampfungseinrichtung (9) verbunden. Die ein oder mehreren Messeinrichtungen (30) können an einer oder mehreren Stellen entlang des Strangs (2) und/oder auch im Bereich des Abtransports der abgetrennten Strangpressprodukte (14) angeordnet sein. Derartige Messeinrichtungen (30) können z.B. die Dichte, das Gewicht, die Feuchtigkeit, die Festigkeit, die Oberflächengüte oder andere relevante physikalische Parameter des Strangs (2) und/oder der Strangpressprodukte (14) erfassen. Die Messergebnisse können an die Steuerung (29) gemeldet werden. Die Steuerung (29) kann dann die Strangpresseinrichtung (4) und deren Komponenten einschließlich Zugabeeinrichtung (5) und Trenneinrichtung (13) entsprechend steuern oder regeln. Sie kann auch den Strangpressprozess, insbesondere den Antrieb (16), entsprechend beaufschlagen.
  • Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele und der vorgenannten Varianten beliebigt miteinander kombiniert, insbesondere auch vertauscht werden.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Strangpressanlage
    2
    Strang
    3
    Pressgutaufbereitung
    4
    Strangpresseinrichtung
    5
    Zugabeeinrichtung für Bindemittel
    6
    Strangpresse
    7
    Pressenkanal
    8
    Heizeinrichtung
    9
    Bedampfungseinrichtung
    10
    Hochfrequenzheizung
    11
    Entdampfungseinrichtung
    12
    Aushärte- oder Auskühlkanal
    13
    Trenneinrichtung, Säge
    14
    Strangpressprodukt, Klotz
    15
    Kleinteilzuführung
    16
    Antrieb, Zylinder
    17
    Pressorgan, Pressstempel
    18
    Pressrichtung
    19
    Maschinengestell
    20
    Füllstation
    21
    Formkanal, Rezipient
    22
    Kanalwand fest
    23
    Kanalwand beweglich
    24
    Stelleinrichtung
    25
    Felderzeuger
    26
    Versorgungseinrichtung
    27
    Isolierung
    28
    Anpassmittel
    29
    Steuerung
    30
    Messeinrichtung

Claims (15)

  1. Strangpresseinrichtung zum Herstellen von Strangpressprodukten (14), insbesondere Klötzen, aus einem Pressgut, bestehend aus mit einem warmaushärtenden Bindemittel versehenen pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, wobei die Strangpresseinrichtung (4) einen stangenförmigen ausgehärteten Strang (2) produziert und eine Strangpresse (6) mit einem in Pressrichtung (18) anschließenden Pressenkanal (7) und einer hier auf den Strang (2) einwirkenden Heizeinrichtung (8) aufweist, wobei die Heizeinrichtung (8) eine Bedampfungseinrichtung (9) und eine Hochfrequenzheizung (10) aufweist.
  2. Strangpresseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedampfungseinrichtung (9) und die Hochfrequenzheizung (10) gemeinsam und aufeinander abgestimmt die zur Strangaushärtung erforderliche Wärme in den Strang (2) einbringen.
  3. Strangpresseinrichtung nach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabeeinrichtung (5) ein beim Aushärten Wasser abgebendes organisches Bindemittel, insbesondere ein Maillard-Bindemittel, den pflanzlichen Kleinteilen zuführt.
  4. Strangpresseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedampfungseinrichtung (9) in Abhängigkeit vom Energieeintrag der Hochfrequenzheizung (10) und von der im Strang (2) verfügbaren Feuchte gesteuert ist, wobei die Dampfmenge und deren Kondensationsenthalpie entsprechend angepasst sind.
  5. Strangpresseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedampfungseinrichtung (9) eine Innenbedampfung mit Dampfzufuhr aus einem inneren Dorn und/oder eine Außenbedampfung mit Dampfzufuhr aus einem äußeren Kanalmantel aufweist.
  6. Strangpresseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzheizung (10) einen oder mehrere am Strang (2) angeordnete Feldzeuger (25) für hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder aufweist.
  7. Strangpresseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Wellenerzeuger (25) ein vorzugsweise wechselbares, felddurchlässiges Anpassmittel (28) vorgeordnet ist, das den Strang (2) kontaktiert und an die äußere Strangkontur angepasst ist.
  8. Strangpresseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzheizung (10) feste und bewegliche Kanalwände (22,23) und eine Stelleinrichtung (24) zum gesteuerten Andrücken und Entlasten der beweglichen Kanalwände (23) am Strang (2) aufweist.
  9. Strangpresseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabeeinrichtung (5) als Mischer oder als Einblas- oder Einsprühvorrichtung für Bindemittel in einen Kleinteilstrom ausgebildet ist.
  10. Strangpressanlage zum Herstellen von Strangpressprodukten (14), insbesondere Klötzen, aus mit einem warmaushärtenden Bindemittel versehenen pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, wobei die Strangpressanlage (1) eine Pressgutaufbereitung (3) und eine Strangpresseinrichtung (4) zur Produktion eines stangenförmigen ausgehärteten Strangs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
  11. Verfahren zum Herstellen von Strangpressprodukten (14), insbesondere Klötzen, aus einem Pressgut, bestehend aus mit einem warmaushärtenden Bindemittel versehenen pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, mittels einer Strangpresseinrichtung (4) wobei das Pressgut in einer Strangpresse (6) zu einem stangenförmigen Strang (2) gepresst wird, der in einem in Pressrichtung (18) anschließenden Pressenkanal (7) mit einer Heizeinrichtung (8) mit Dampf und mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern beaufschlagt und beheizt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass den pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, ein organisches Bindemittel, insbesondere ein beim Aushärten Wasser abgebendes organisches Bindemittel, insbesondere ein Maillard-Bindemittel, zuführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Strangaushärtung erforderliche Wärme in den Strang (2) vom Dampf und den hochfrequenten elektromagnetischen Wechslfeldern gemeinsam und aufeinander abgestimmt eingebracht wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedampfung des Strangs (2) in Abhängigkeit vom Energieeintrag der Hochfrequenzheizung (10) und von der im Strang (2) verfügbaren Feuchte gesteuert wird, wobei die Dampfmenge und deren Kondensationsenthalpie entsprechend angepasst werden.
  15. Strangpressprodukt aus pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen, die mit einem warmaushärtenden Bindemittel versehen sind, wobei das Strangpressprodukt (14) aus einem stangenförmigen, gepressten Strang (2) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressprodukt (14) ein mit Dampf und mit hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern beaufschlagtes, beheiztes und ausgehärtetes organisches Bindemittel, insbesondere Maillard-Bindemittel, enthält.
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