Verfahren zur Wärmebehandlung von Holzfaser-Formkörpern, insbesondere -Platten Es ist bekannt, aus einer Suspension von Holz fasern in Wasser locker verfilzte Nassschichten zu bilden und eine Vielzahl von 20 bis 25 solcher Schichten zwischen erhitzten Platten einer Presse unter hohem Druck zu Holzfaser-Platten oder -Form körpern zu verpressen. Hierbei wird das Wasser aus geschieden und eine ziemlich harte Platte gebildet. Je nach der Grösse des Pressdruckes und der in jeder einzelnen Schicht enthaltenen Masse ist es möglich, Platten verschiedener Dicke und Dichte herzustellen.
Solche Formkörper weisen zwar eine verhältnis mässig hohe Festigkeit auf und können mit Vorteil als Konstruktionsmaterial verwendet werden, lassen sich jedoch durch eine Wärmebehandlung hinsichtlich der Festigkeit und Härte noch verbessern. Ausserdem erhöht sich hierbei die Wasserresistenz, indem das Wasserabsorptionsvermögen und die Neigung zum Schwellen abnehmen. Die Wärmehärtung wurde bis her meistens derart ausgeführt, dass entweder die Formkörper in einer geschlossenen Kammer der Einwirkung von zirkulierender Heissluft ausgesetzt, oder aber durch einen geheizten Tunnelofen hin durchgeführt wurden.
In beiden Fällen sowie in anderweitigen bekannten Verfahren erfolgt die Wärmeübertragung durch Konvektion bei Tempera turen der Heissluft von 145 bis l70 C während einer Behandlungsdauer von etwa 3 bis 5 Stunden. Diese verhältnismässig lange Behandlungszeit bedingt die Verwendung von entsprechend umfangreichen An lagen, um die in grösseren Betrieben anfallenden, als Platten ausgebildeten Formkörper von<B>15000</B> bis 20 000 m" pro Tag und Presse laufend zu verarbeiten.
Hierzu kommt noch die Schwierigkeit, den Wärme härtungsprozess genau steuern zu können, weil die jenigen chemischen Reaktionen, die eine erhöhte Festigkeit und gesteigerte Wasserresistenz der Platten zur Folge haben, exothermer Natur sind. Da mei stens eine sehr grosse Anzahl Formkörper gleichzeitig behandelt werden, können die dabei entwickelten Wärmemengen so bedeutend werden, dass sie nicht rechtzeitig abgeführt werden können, sondern zu ört lichen Überhitzungen führen, die oft Brände und die Zerstörung ganzer Partien von Platten verursachen. Um diesen Gefahren zu begegnen, muss die Tempe ratur der verwendeten Heissluft niedrig gehalten wer den, wodurch die Behandlungsdauer erhöht wird.
Weiterhin ist es mit Schwierigkeiten verbunden, alle Chargen stets genau gleich zu behandeln, so dass Formkörper, die zu verschiedenen Zeitpunkten be handelt wurden, meistens unterschiedliche Eigen schaften aufweisen. Trotz gleicher Behandlungszeit kann z. B. eine Temperaturdifferenz von 10 C die Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses in hohem Grade beeinflussen; bei zu hoher Temperatur wird das Erzeugnis hart und spröde, bei zu niedriger Tem peratur wird eine nur geringe Verbesserung der Festigkeit, der Sägeschneidbarkeit und der Wasser resistenz des Erzeugnisses erzielt.
Vorliegende Erfindung bezweckt, die vorstehend erwähnten Nachteile zu beseitigen und betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Holzfaser-Formkör- pern, insbesondere -Platten, die durch Pressen von locker verfilzten Faserschichten hergestellt werden, wobei die gepressten Formkörper, zweckmässig un mittelbar nach Beendigung der Pressoperation, einer Härtung durch Wärmeeinwirkung unterworfen wer den.
Das Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die für die Härtung erforder liche Wärme den Formkörpern mindestens zum grössten Teil mittels Infrarotstrahlern zugeführt wird. Hierdurch ist es möglich, diejenigen Eigenschaften, die die behandelten Formkörper aufweisen sollen, bereits vor der Wärmebehandlung zu bestimmen.
Das Verfahren kann mindestens während eines Teiles der Wärmebehandlung bei so hohen Formkörpertem peraturen durchgeführt werden, dass diejenigen Re aktionen, welche verbesserte Qualitätseigenschaften der Formkörper zur Folge haben, bedeutend schneller verlaufen, als bei den bisher bekannten Verfahren. Es ist zweckmässig, die Wärmebehandlungsoperation kontinuierlich, unter Vorbeibewegen der Formkörper an den Infrarotstrahlern durchzuführen, wobei die Formkörper entweder einer nur einseitigen oder auch einer gleichzeitig doppelseitigen Infrarotbestrahlung ausgesetzt werden können.
Infolge der starken Ener giezufuhr wird anfänglich eine höhere Temperatur in der Oberflächenschicht der Formkörper als in deren Innerem erhalten. Durch Abstimmen der Inten sität der Infrarotbestrahlung lässt sich mindestens während eines Teiles der Wärmebehandlungszeit eine zwischen 140 und 300 C, vorzugsweise zwischen 160 und 250 C, zweckmässig zwischen 180 und 230 C liegende Oberflächentemperatur einhalten. Infolge der verhältnismässig hohen Erhitzung kann die Wärme behandlungsdauer weitgehend verkürzt werden. Hier bei ist es vorteilhaft, das Innere der Formkörper wäh rend 30 Sekunden bis 30 Minuten, vorzugsweise 50 Sekunden bis 15 Minuten, zweckmässig 1 bis 5 Minu ten auf einer Temperatur von mindestens 140 C zu halten. Bei z.
B. einer Oberflächentemperatur der Formkörper von 200 C kann die ganze gesamte Wärmebehandlungszeit bis auf einige Minuten redu ziert werden. Es ist zweckmässig, mindestens im An fangsstadium mit verhältnismässig hoher Intensität der Infrarotbestrahlung zu arbeiten, um eine mög lichst schnelle Erhitzung auf eine günstige Temperatur zu erhalten.
Die Intensität der Infrarotbestrahlung wird vorteilhaft derart abgestimmt, dass die den Form körpern zugeführte Strahlungsenergie durchschnittlich zwischen 1 und 50 Kilowatt/m2 Formkörperober- fläche, vorzugsweise 1 bis 30, zweckmässig 5 bis 20 Kilowatt/M2 liegt.
Ebenso vorteilhaft wie das schnelle Erhitzen der Formkörper auf die günstigste Behandlungstempera tur ist für ein schnelles Arbeiten die anschliessende Einhaltung dieser Temperatur während der restlichen Behandlungszeit.
Im Gegensatz zum vorbekannten, eingangs er wähnten Konvektionsverfahren wird durch die Infra- rotbestrahlung die Wärme von der Wärmequelle nicht lediglich an die Oberfläche der Formkörper abge geben, sondern in einer Oberflächenschicht des Form körpers entwickelt, deren Dicke von der Wellenlänge der einfallenden Infrarotstrahlen abhängig ist.
Durch Abstimmen des Wellenlängenbereiches des Strahlers in möglichst grossem Masse nach den langwelligen Zonen, der sogenannten dunklen Strahlung, ist es möglich, die Wärme schneller und intensiver in die Formkörper zu bringen. Die Erwärmungszeit kann deshalb, wenn die zugeführte Energie genügend hoch ist, auf eine Minute oder noch weniger reduziert werden. Nach Erreichen der vorbestimmten Tem peratur braucht nur noch so viel Energie zugeführt zu werden, als erforderlich ist, um die Formkörper während der erforderlichen Zeit auf dieser Tem peratur zu halten.
Für die Durchführung der Wärmebehandlung, z. B. von Holzfaserplatten, können diese unmittelbar nach Verlassen der Presse unter einer Reihe von Infrarotstrahlern hindurchgeführt werden. Zweck mässig befindet sich eine analoge Reihe solcher Strah ler auch unterhalb der Plattenbahn, damit die Be handlungszeit abgekürzt wird und ein homogenes Enderzeugnis erhalten werden kann. Jedoch können auch mit bloss einseitiger Bestrahlung der Platten gute Erfolge erzielt werden. Die Bestrahlungsanlage kann zweckmässig derart ausgeführt sein, dass die Platten am Einführungsende der Anlage, also im Anfangsstadium der Wärmebehandlung, einer inten siveren Infrarotbestrahlung als im nachfolgenden Teil der Anlage ausgesetzt werden.
Dies kann bei spielsweise durch eine dichtere Anordnung der Strah ler längs der Plattenbahn oder durch Verwendung von Strahlern grösserer Leistung erreicht werden. Die Platten werden zweckmässig kontinuierlich und mit konstanter Geschwindigkeit an den Infrarotstrah lern vorbeibewegt. Je nach der Verteilung der Strah lungsintensität längs der Plattenbahn und der Plat tengeschwindigkeit kann die im Anfangsstadium er zielte Temperatur der Platten während der restlichen Wärmebehandlung konstant bleiben, oder auf einem niedrigeren Wert gehalten werden bzw. ständig ab sinken.
Die Intensität der Infrarotbestrahlung und die Plattengeschwindigkeit können jedoch auch so ab gestimmt werden, dass von Anfang an ständig eine allmähliche Steigerung der Plattentemperatur erfolgt, die im Endgang der Wärmebehandlung ihren Maxi malwert erreicht. Die Verhältnisse können auch so getroffen werden, dass die Maximaltemperatur der Platten in einem vorbestimmten Stadium der Wärme behandlung, das heisst nach einer bestimmten Zeit, also an einer bestimmten Stelle der Bahn, erreicht wird. Die jeweils vorbestimmte Behandlungstempe ratur der Platten kann mittels an sich bekannten Regulierungsvorrichtungen, unabhängig von der An fangstemperatur der Platten, selbsttätig einreguliert werden.
Je nach Bedarf kann auch die Intensität der Infrarotbestrahlung an allen Stellen der Plattenbahn während der ganzen Wärmebehandlung konstant sein.
Durch Variation der Bestrahlungsintensität im Anfangsstadium der Wärmebehandlung und damit auch der Erwärmungsgeschwindigkeit, sowie durch gleichzeitige Variation der Bewegungsgeschwindigkeit der Platten ist es möglich, je nach Wunsch den Wärmehärtungseffekt durch den Querschnitt jeder Platte derart zu verteilen, dass teils in der Aussen schicht eine kräftigere Härtung und in der Mitte eine schwächere Härtung, oder eine allmählich zu nehmend homogene Wärmehärtung durch die ganze Platte hindurch erreicht wird.
Auch kann durch Variation der Bestrahlungsintensität an der Unter- bzw. Oberseite der Platten letzteren auf der einen Seite eine kräftigere Härtung erteilt werden als auf der anderen Seite. Weiterhin ist es möglich, durch Variation der Bestrahlungsintensität den Platten einen erwünschten braunen Farbton zu verleihen. Je inten siver und länger die Wärmebehandlung ausfällt, um so dunkelfarbiger wird die Oberfläche der Platten und das Innere der Platten ausfallen. Die Farben verteilung und der Farbton lassen sich in weiten Grenzen variieren.
Der wichtigste Vorteil des Ver fahrens besteht jedoch darin, dass die Wärmebehand lung der einzelnen Platten unter genau denselben Bedingungen erfolgt und daher jederzeit reproduzier bar ist. Etwaige Unterschiede hinsichtlich der An fangstemperatur der zu behandelnden Platten werden bereits im Anfangsstadium der Wärmebehandlung ausgeglichen und grössere Differenzen können mit den bekannten Temperaturreguliereinrichtungen leicht kompensiert werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachste hend anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Vertikallängsschnitt durch eine zur Ausübung des Verfahrens geeignete Ausführungsform einer Anlage darstellt.
Die zu behandelnde Holzfaserplatte 1 wird mit tels eines Walzenpaares 2 von der linken Seite her mit gleichmässiger Geschwindigkeit in einen Tunnel ofen eingeführt, der mit einem Mantel 7 aus wärme isolierendem Material versehen ist und oberhalb so wie unterhalb der Plattenbahn mit je einer Reihe von Infrarotstrahlern 3 ausgerüstet ist. Um Strah lungsverluste tunlichst zu vermeiden, ist hinter jedem Strahler 3 je ein Reflektor 4 angebracht.
Die Platte 1 wird mit Hilfe von Querstegen oder Rollen 5, auf denen die Platte während ihrer Passage durch den Ofen ruht, in konstanter Entfernung von den Strah lern 3 gehalten. Hinter dem Ofen ist ein zweites Walzenpaar 2 zur Weiterbeförderung der behandelten Platte vorgesehen. Zwischen diesen beiden Walzen paaren 2 sind innerhalb des Behandlungsraumes wei tere Antriebswalzen 6 für das Fortbewegen der Platte vorgesehen.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Anlage in zwei Abteilungen<I>A</I> und<I>B</I> unterteilt. Die Abteilung A weist eine kleinere Teilung der Strahler 3 auf als die Abteilung B und dient als Vorwärme zone. In der Abteilung B wird die in der Vorwärme zone erreichte Oberflächentemperatur der Platte 1 aufrechterhalten.
Beide Zonen können mehrere solcher Abteilun gen<I>A, B</I> mit oder ohne Zwischenräumen zwischen einander aufweisen. Ebenso können mehrere An- triebswalzenpaare 6 in vorbestimmten Abständen voneinander angeordnet sein.
Beim Ausführungsbeispiel der Anlage gemäss der Zeichnung ist die Teilung der Strahler 3, die sich quer zur Plattenbahn über die ganze lichte Weite des Ofens erstrecken, in der Abteilung B doppelt so gross als in der Abteilung A. Dabei betrug die gesamte Strahlungsfläche 3,5 m2 und die insgesamt zuge führte Energie etwa 45 Kilowatt. Davon wurden etwa 30 Kilowatt über die ganze Ofenlänge gleich- mässig verteilt, und zusätzlich zur Verstärkung der Vorwärmezone etwa 15 Kilowatt über die etwa halbmeterlange Abteilung A verteilt.
Die Platten 1 wurden mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/Mi- nute durch den Ofen hindurchgeschleust. Nach der Behandlung wurden die Platten geprüft und die Prü fungsergebnisse mit denjenigen der unbehandelten Platten verglichen.
Die behandelten Platten wiesen eine 10 bis 15 % erhöhte Biegebruchfestigkeit und eine erheblich grössere Wasserresistenz auf, indem die Dickenschwellung bei 24stündiger Lagerung in Wasser von 20 C von etwa 40% ursprünglicher Schwellung auf etwa 15 bis 20,
1/o gesunken war.