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Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Holzwollbauplatten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bauplatten aus
Holzwolle, die in kontinuierlichem Arbeitsgang mit Magnesiazement gebunden wird.
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Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßig zur Anwendung kommende
Magnesiazement besteht aus wasserhaltigen Mischungen von Magnesiumoxyd und Magnesiumsulfat.
Das Magnesiumoxyd und das Magnesiumsulfat werden direkt vor dem Aufsprühen auf die
Holzwolle miteinander vermischt. Obwohl die Stoffe augenblicklich chemisch zu reagieren
anfangen, dauert die Erhärtung doch über 1 Stunde. Bei einem kontinuierlichen Verfahren,
wie es die Erfindung darstellt, bei welchem die mit dem Bindemittel imprägnierte
Holzwollschicht kontinuierlich auf einer Fördervorrichtung weiterbewegt wird, ist
es notwendig, dafür zu sorgen, daß die Härtung des Magnesiazements erheblich beschleunigt
wird.
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Nach Zugabe des Zements wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die
Holzwollschicht durch ein Förderband weiterbewegt und zwischen die Platten oder
Walzen einer geheizten Presse eingeführt, welche die Schicht in eine Bauplatte der
gewünschten Stärke umwandelt. Dabei muß der Zement in der Presse so weit aushärten,
daß die geformten Bauplatten nach dem Verlassen der Presse ihre Dicke beibehalten.
Andererseits darf die Aushärtung des Zements jedoch nicht stattfinden, bevor die
Presse auf die Schicht eingewirkt hat. Bei der Herstellung von Holzwollbauplatten
in kontinuierlichem Arbeitsgang besteht also die Aufgabe, das Aushärten des Zements
zeitlich so zu beherrschen, daß die Bauplatte ihre Form behält, wenn sie die Preßplatte
oder -walze verläßt.
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Es waren schon früher Verfahren bekannt, um Holzwollbauplatten mit
Hilfe von Magnesiazement in einem kontinuierlichem Verfahren zu erzeugen. So besteht
ein bisher bekanntgewordenes und in Deutschland ausgeführtes kontinuierliches Verfahren
darin, daß die Form- oder Preßarbeit zwischen Stahlbändern erfolgt, die zwischen
Stahlplatten hindurchgezogen werden, welche auf sehr hohen Temperaturen, beispielsweise
etwa 260° C gehalten werden. Bei so hohen Temperaturen bestehen gewisse Schwierigkeiten
hinsichtlich der Verwendung umlaufender Maschinen, da insbesondere gewöhnliche Schmiermittel
diesen Temperaturen nicht ausgesetzt werden dürfen. Ferner würde Gummi oder Textilmaterial,
wie etwa von einem Förderband, sehr schnell einer Zersetzung anheimfallen.
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Zweck der Erfindung ist nun die Schaffung eines Verfahrens zur kontinuierlichen
Herstellung von Bauplatten od. dgl. aus Holzwolle und Magnesiazement, bei welchem
die bei früheren Verfahren durch die hohen Arbeitstemperaturen hervorgerufenen Nachteile
beseitigt sind, ohne daß die Herstellungszeit der Bauplatten verlängert ist. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß die lose Schicht vor dem Zusammenpressen erhitzt,
jedoch an keiner Stelle des Verfahrensganges einer Temperatur über etwa 103° C ausgesetzt
wird.
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Die Vorteile der Erfindung beruhen darin, daß zur Durchführung des
Verfahrens ohne Schwierigkeiten auch umlaufende Maschinen und Vorrichtungen sowie
Gummiförderbänder Verwendung finden können, da die Temperatur, welcher die Anlage
und die Riemen ausgesetzt werden, gut unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei
der die Schmiermittel verdampfen oder verschlechtert werden bzw. bei der eine Beschädigung
der Gummi- oder Textilförderbänder eintritt.
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Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeigt
die Zeichnung, und zwar sind Fig. 1 und 1 a geschnittene Seitenansichten einer Anlage
zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei Fig. 1 a eine Fortsetzung
von Fig. 1 ist, Fig. 2 ein in größerem Maße gezeichneter teilweiser Querschnitt
nach Linie 2-2 in Fig. 1, Fig.3 ein Kurvenbild, welches die verschiedenen Temperaturen
zu verschiedenen Zeiten während des Verfahrensablaufes erkennen läßt und Fig. 4
ein Kurvenbild, woraus die Aushärtungszeit des Zements bei verschiedenen Vorheizungsgraden
entnommen werden kann.
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Bei der praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet
ein umlaufender Bandförderer der üblichen Bauart Verwendung. Das Band ist zweckmäßig
mit Höhlungen versehen oder gelocht, so
daß Luft oder Dampf durch
die Holzwollschicht und das Förderband hindurchtreten können. Auf das Band wird
eine glatte Holzwollschicht von einer bestimmten Dicke aufgelegt, die von der Stärke
der fertigen Platte abhängt. Alsbald nach dem Aufbringen der Holzwolle auf das Förderband
wird diese mit Magnesiazement besprüht. Der für die Zwecke der Erfindung verwendete
Magnesiazement besteht z. B. im wesentlichen aus einem Gemisch aus etwa 35"/o in
Wasser gelöstem Magnesiumsulfat, zu dem 651/o Magnesiumoxyd hinzugegeben wurden.
Diese Prozentsätze brauchen nicht unbedingt eingehalten zu werden, sondern stellen
nur beispielsweise Angaben dar, weil die Qualität des Magnesiumoxyds in weiteren
Grenzen schwanken kann und die Menge in Abhängigkeit von der vorher ermittelten
chemischen Aktivität verändert werden muß.
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Unmittelbar nach dem Vermischen des Magnesiumoxyds mit der Magnesiumsulfatlösung
fängt der sich bildende Zement an auszuhärten. Bei den normalen Temperaturen benötigt
der Zement zum Aushärten jedoch über 1 Stunde. Um die Härtezeit des Zements erheblich
herabzusetzen, ist im ersten Abschnitt längs des wandernden, mit dem Produkt beladenen
Förderbandes ein Vorheizungsofen angeordnet.
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Dieser Vorheizungsofen ist ein sehr wesentliches .%1erkmal des erfindungsgemäßen
Verfahrens, da die Temperatur, auf welcher der Vorheizungsofen gehalten wird, die
Zeit bestimmt, innerhalb welcher der Magnesiazement aushärtet. Der Vorheizungsofen
besteht aus einem Gehäuse, welches das die Holzwollinatte tragende Förderband umgibt.
Er besitzt Bläser, durch welche erhitzter Wasserdampf nach unten durch die Holzwollschicht
und zweckmäßig durch das Förderband geblasen wird, welches mit Ausnehmungen versehen
ist, um den Durchgang des Dampfes zu gestatten und das Zusammenschichten der Holzwolle
zu begünstigen. In Verbindung mit dem Vorheizungsofen steht eine Kammer, welcher
über ein Ventil Dampf zugeleitet wird. Das Ventil ist thermostatisch geregelt. Die
Temperatur in dieser Kammer beträgt gewöhnlich etwa 43 bis 60° C. Der Dampf fließt
aus der Kammer in den Vorheizungsofen und dann durch die Schicht auf dem Förderband.
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Durch die Heiztemperaturen von 43 bis 60° C in dem Ofen tritt die
Aushärtung des Magnesiazements in einer Zeit zwischen höchstens 10'/z Minuten und
mindestens 4 Minuten ein. Das Verhältnis zwischen Temperatur und Härtezeit hängt
von der chemischen Aktivität des in dem Zement verwendeten Magnesiumoxyds ab. Ein
Kurvenbild entsprechend demjenigen nach Fig. 4 kann für eine bestimmte Sorte Magnesiumoxyd
aufgestellt werden.
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Der in dem Vorheizungsofen verwendete Heizdampf ist wassergesättigt.
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Im nächsten Abschnitt längs des Bandförderers ist eine Presse vorgesehen,
welche das geschichtete Material zusammenpreßt und Platten von der gewünschten Dicke
erzeugt.
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Zweckmäßig bestehen die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendeten kontinuierlich fortschreitenden Druckflächen aus einem übereinander
angeordneten Gummiförderbandpaar. Die Gummibänder werden auf der Rückseite durch
eine Reihe von in der Querrichtung verlaufenden Druckteilen unterstützt. Diese berühren
einander und bilden in ihrer waagerechten oder Preßstellung eine Druckplatte. Die
wie eine Zwei-Platten-Presse auf jede Seite des geschichteten Materials einwirkende
Presse arbeitet somit gleichzeitig als Förderer, um das Material durch die Presse
hindurchzubewegen. Es ist, wie schon zuvor gesagt, wesentlich, daß der Magnesiazement
sich in dem Augenblick, wo die Materialschicht die Presse erreicht, in einem noch
nicht ganz ausgehärteten Zustand befindet, weil ja die Presse die Materialschicht
zusammendrücken und deren Stärke vermindern soll. Wäre der Zement bereits ausgehärtet,
so würde er bei dieser Operation zerbrochen werden. Andererseits soll der Zement,
nachdem das Material auf eine bestimmte Stärke verdichtet wurde, beim Verlassen
der Presse wenigstens so weit ausgehärtet sein, daß das Erzeugnis seine Dicke beibehält.
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Zweckmäßig wird die Temperatur der Presse auf etwa 87° C gehalten.
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Da bei einem kontinuierlichen Verfahren der Abstand zwischen der Aufgabestelle
des Zements auf die auf dem Förderband liegende Holzwolle und dem Austrittsende
der Presse festliegt und das Material zu der und durch die Presse mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit bewegt wird, ist der genannte Abstand zwischen den beiden Punkten
eine Funktion der Zeit. Unter Benutzung eines Kurvenblattes, ähnlich demjenigen
nach Fig. 4, kann nun bestimmt werden, welche Temperatur in dem Vorheizungsofen
zur Anwendung kommen muß, um das Härten des Zements während seines Durchganges durch
die Presse zu sichern. Die Geschwindigkeit des Förderbandes muß der Dicke der zu
erzeugenden Platten angepaßt werden, doch wird stets eine gleichmäßige Geschwindigkeit
aufrechterhalten.
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Wenn beispielsweise bei der betreffenden Geschwindigkeit des Förderbandes
81/@_ Minuten vergehen, bis das Material von der Aufgabestelle des Zements bis zum
Austrittsende der Presse gelangt ist, so kann man dem Kurvenblatt nach Fig. -1 entnehmen,
daß die Temperatur des Vorheizungsofens 50° C betragen muß.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die vorher zu bestimmende Temperatur
in dem Vorheizungsofen zusammen mit der durch die chemische Reaktion des Zements
erzeugten exothermischen Wärme eine Beschleunigung der Aushärtung des Magnesiazements
bewirkt, so daß die Möglichkeit besteht, Holzwollplatten in einem verhältnismäßig
schnell ablaufenden kontinuierlichen Verfahren herzustellen. Durch die Verwendung
gesättigten Wasserdampfes in dem Vorheizungsofen wird dem Material nur sehr wenig
Feuchtigkeit zugeführt, und jeglicher überschuß wird in dem die endgültige Trocknung
bewirkenden Ofen natürlich wieder entfernt.
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In den Fig. 1 und 1 a ist die zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dienende Anlage schematisch dargestellt. Ein laufendes Förderband 1 bewegt
sich mit einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit, welche von der Dicke der Holzwolleschicht
2 abhängt. Die lose Holzwolle 3 wird auf das Förderband 1 gleichmäßig aufgelegt
und mitMagnesiazement überzogen, welcher aus einem Gemisch von wasserhaltigem Magnesiumsulfat
und Magnesiumoxyd besteht. Die Zuführung der Zementaufschlämmung erfolgt in bekannter
Weise durch die Sprühvorrichtung 4. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 befinden
sich die Sprühdüsen 4 in dem zu dem Förderband führenden Aufgabetrichter.
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Wenn das Förderband sich in Fig. 1 nach rechts bewegt, so gelangt
die Schicht 2 in den Vorheizungsofen 5. Mit diesem Ofen steht eine Kammer 6 in Verbindung.
Ein durch einen Thermostaten 8 gesteuertes Dampfventil regelt den Einlaß des Dampfes
in die Kammer 6, wo er sich mit der darin befindlichen Luft
mischt.
Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, schließt der Thermostat 8 das Dampfventil
7.
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Während sich die Schicht 2 in dem Vorheizungsofen 5 befindet, bewirken
der heiße, in dem Ofen enthaltene Dampf und die sich aus der chemischen Reaktion
innerhalb des Magnesiazements ergebende exothermische Wärme eine Erhöhung der Temperatur,
so daß die Härtungszeit des Magnesiazements beträchtlich verkürzt und so geregelt
wird, daß eine genügende Härtung eintritt, während sich die Schicht in dem nächsten
Behandlungsabschnitt innerhalb der Presse 9 befindet.
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Nach dem Verlassen des Ofens 5 tritt die Schicht 2 in die Presse 9
ein. Diese Presse besteht zweckmäßig aus einander gegenüberliegenden Gummiförderbändern
10, die auf ihrer Rückseite durch Metallteile 11 unterstützt sind, welche in ihrer
aus Fig. 1 ersichtlichen waagerechten Stellung eine ebene Fläche bilden. Wie in
der Zeichnung dargestellt, drücken die auf ihrer Rückseite abgestützten Bänder 10
der Presse die Schicht bis auf ihre endgültige Stärke zusammen. Es ist wesentlich,
daß der Magnesiazement hierbei noch verhältnismäßig plastisch und nicht so weit
gehärtet ist, daß während dieses Zusammendrückens der Schicht der Zement in Stücke
bricht. Zweckmäßig wird in der Presse 9 eine Temperatur von etwa 87° C aufrechterhalten.
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Wenn sich die Schicht 2 durch die Presse bewegt, so härtet der Magnesiazement
so weit aus, daß die Schicht beim Verlassen der Presse die ihr von der Presse erteilte
Dicke beibehält.
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Zur Sicherung eines vollkommenen Aushärtens des Magnesiazeinents vor
Eintritt des Produkts in die Trockenöfen ist zweckmäßig eine Kammer 12 vorgesehen,
die sich unmittelbar an das Austrittsende der Presse 9 anschließt. Die Kammer 12
wird auf der gleichen Temperatur wie die Presse, nämlich auf etwa 87° C gehalten.
Nach dem Verlassen der Kammer 12 tritt das Produkt in eine Reihe von Trockenöfen
13 ein, in welchen trockene erhitzte Luft durch das Material hindurchgeblasen wird,
bevor man es in Platten von der gewünschten Größe aufteilt und zum Versand bringt.
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Fig.3 ist ein Kurvenblatt, welchem man die verschiedenen Temperaturen
entnehmen kann, bei welchen die Schicht die verschiedenen Verfahrensabschnitte durchläuft.
Dieses Kurvenblatt stellt in seinen Angaben natürlich nur ein Beispiel für ein Magnesiumoxyd
bestimmter chemischer Aktivität dar, wobei angenommen ist, daß sich das Förderband
mit einer Geschwindigkeit von 1,8 m in der Minute bewegt und der Vorheizungsofen
auf eine Temperatur von 50° C eingestellt ist. Fig. 4 zeigt beispielsweise ein Kurvenblatt,
in welchem die Vorheizungstemperatur auf der Abszissenachse und die Zeit auf der
Ordinatenachse aufgetragen sind. Mit Hilfe dieses Kurvenblattes kann man die Vorheizungstemperatur
des Ofens in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Fördervorrichtung bestimmen.
Da diese gleichmäßig ist, so ist die Vorheizungstemperatur eine Funktion der Zeit
und der chemischen Aktivität des Magnesiumoxyds. Solch ein Kurvenblatt wird zweckmäßig
für jede besondere Magnesiumoxydsorte hergestellt, und zwar in Übereinstimmung mit
einem Ausgangsversuch, welcher die chemische Aktivität des betreffenden Materials
hinsichtlich der Härtungs- oder Abbindezeit desselben ergibt. Die Erfindung liefert
also ein schnell ablaufendes kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Holzwollplatten
unter Verwendung eines Magnesiumoxyd und Magnesiumsulfat enthaltenden Bindemittels.
Dem Kurvenblatt nach Fig. 3 kann man entnehmen, daß die Gesamtzeit, die benötigt
wird, weniger als 26 Minuten beträgt.
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Es wird besonders darauf hingewiesen, daß in der gesamten Anlage kein
Teil über 103° C erhitzt wird. Infolgedessen können umlaufende Vorrichtungsteile,
die einer Schmierung bedürfen, und Gummi- und Textilbänder, die bei einer höheren
Temperatur zerstört werden, Verwendung finden.
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Die Kurvenblätter undAbbildungen stellen nur Beispiele dar, weil die
Zeit und die Temperatur ihrerseits von vielen Faktoren abhängen, wie z. B. von der
Reinheit und der chemischen Reaktionsfähigkeit des Magnesiumoxyds, von der Länge
der Presse, von dem Abstand zwischen der Aufgabestelle des Zements und der Stelle
innerhalb der Presse, wo der Zement gehärtet sein soll. Schließlich ist die Geschwindigkeit
des Förderbandes, welches die Materialschicht vorwärts bewegt, in Übereinstimmung
mit der Schichtdicke und der gewünschten Stärke der endgültigen Platte einzustellen.