DE102010042282A1

DE102010042282A1 - Method for manufacturing fiber board using natural fiber i.e. elephant grass, in building or furniture industry, involves mixing natural fibers with bonding agent, which comprises polymer on basis of polyacrylonitrile in form of fibers

Info

Publication number: DE102010042282A1
Application number: DE201010042282
Authority: DE
Inventors: Heinz B. Mader
Original assignee: AGM MADER GmbH
Current assignee: AGM MADER GmbH
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2012-04-12

Abstract

The method involves mixing natural fibers e.g. elephant grass, with a bonding agent, which comprises a solid polymer on basis of polyacrylonitrile in form of fibers. A fiber board (10) is formed from a molding composition, and the natural fibers are soaked in a water-paraffin-emulsion before mixing the natural fibers with the bonding agent and treated after soaking with apple vinegar. The mixing of the natural fibers and a polymer is obtained by distortion of air, and a curing agent with an ammonium nitrate is added to the molding composition. An independent claim is also included for a fiber board comprising a bonding agent.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faserplatte für die Bau- oder Möbelindustrie. In dem Verfahren wird ein Gemenge aus Naturfasern mit einem Bindemittel, das zumindest ein festes Polymer in Form von Fasern umfasst, vermischt und anschließend zu einer Formmasse verarbeitet. Aus der Formmasse wird eine Faserplatte geformt.The present invention relates to a fiberboard for the construction or furniture industry. In the process, a mixture of natural fibers is mixed with a binder comprising at least one solid polymer in the form of fibers, and then processed into a molding compound. From the molding compound, a fiberboard is formed.

Ein Verfahren zur Herstellung von Holzfaser-Dämmplatten ist aus DE 10 2008 039 720 A1 bekannt. Bei dem Verfahren werden Holzfasern mit thermoplastischen Kunststofffasern als Bindemittel gemischt und daraus eine Fasermatte erzeugt, wobei die thermoplastischen Kunststofffasern aus zumindest einer ersten und einer zweiten Kunststoffkomponente mit unterschiedlichen Schmelzpunkten besteht.A process for producing wood fiber insulation boards is out DE 10 2008 039 720 A1 known. In the method, wood fibers are mixed with thermoplastic synthetic fibers as a binder and used to produce a fiber mat, the thermoplastic synthetic fibers consisting of at least a first and a second plastic component having different melting points.

Weitere Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern mit einem ein Polymer umfassenden Bindemittel sind aus den Druckschriften DE 14 53 374 B2 , DE 10 2004 010 411 A1 , US 2002/0113340 A1 , GB 2 004 809 A , GB 2 317 623 A und WO 98/25744 bekannt.Other methods for producing composites with a binder comprising a polymer are disclosed in the publications DE 14 53 374 B2 . DE 10 2004 010 411 A1 . US 2002/0113340 A1 . GB 2 004 809 A . GB 2 317 623 A and WO 98/25744 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte zu verbessern.The invention has for its object to improve the method described above for producing a fiberboard.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Faserplatte gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen.To solve this problem, a method according to claim 1 and a fiberboard according to claim 11 is proposed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben.Advantageous embodiments of the method according to the invention are described in claims 2 to 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte unterscheidet sich von dem bekannten Verfahren dadurch, dass als Bindemittel ein festes Polymer in Form von Fasern auf der Basis von Polyacrylnitril verwendet wird.The method according to the invention for producing a fiberboard differs from the known method in that a solid polymer in the form of polyacrylonitrile-based fibers is used as the binder.

Durch die faserige Form des Polymers lässt sich dieses besser mit den Naturfasern vermischen. Somit wird eine homogenere Verteilung der Naturfasern und des Polymers innerhalb der Formmasse erreicht. Durch die Verwendung eines Bindemittels, welches ein Polymer auf der Basis von Polyacrylnitril umfasst, kann der Formaldehydanteil in dem Bindemittel und in der fertigen Faserplatte reduziert werden. Je höher der Anteil an dem Polymer in dem Bindemittel ist, desto geringer fällt die Formaldehydkonzentration in der fertigen Faserplatte aus. Wird das Polymer ausschließlich als Bindemittel verwendet und ist auch die verwendete Naturfaser frei von Formaldehyd, so ist die fertige Faserplatte insgesamt formaldehydfrei.The fibrous form of the polymer makes it easier to mix it with natural fibers. Thus, a more homogeneous distribution of natural fibers and of the polymer within the molding compound is achieved. By using a binder comprising a polyacrylonitrile-based polymer, the proportion of formaldehyde in the binder and in the finished fiberboard can be reduced. The higher the content of the polymer in the binder, the lower the formaldehyde concentration in the finished fiberboard is. If the polymer is used exclusively as a binder and if the natural fiber used is also free from formaldehyde, then the finished fiberboard is free of formaldehyde as a whole.

Polyacrylnitril ist ein Thermoplast, das sich in einem bestimmten Temperaturbereich verformen lässt. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt. Darin unterscheiden sich Thermoplaste von den Duroplasten und den Elastomeren. Polyacrylnitril weist eine thermische Zersetzungstemperatur von 190°C auf. Demnach sollte bei einem Pressvorgang eine Temperatur von 190°C nicht überschritten werden.Polyacrylonitrile is a thermoplastic that can be deformed in a certain temperature range. This process is reversible, that is, it can be repeated as often as desired by cooling and reheating to the molten state, as long as not using the so-called thermal decomposition of the material by overheating. This is where thermoplastics differ from thermosets and elastomers. Polyacrylonitrile has a thermal decomposition temperature of 190 ° C. Accordingly, a temperature of 190 ° C should not be exceeded during a pressing operation.

Naturfasern im Sinne der Erfindung umfassen insbesondere auch Holz und Bambus. Weiterhin kann die Naturfaser auch in Form von Pulver, Granulat, Flakes, Schnitzeln oder dergleichen vorliegen. Vorzugsweise wird die Faserplatte durch Ausübung von Druck und Zuführung von Wärme erzeugt.Natural fibers according to the invention include in particular wood and bamboo. Furthermore, the natural fiber may also be present in the form of powder, granules, flakes, chips or the like. Preferably, the fiberboard is produced by applying pressure and applying heat.

Vorzugsweise umfasst die Naturfaser Elefantengras. Der Begriff Elefantengras umfasst im Sinne der Erfindung Riesen-Chinaschilf (Miscanthus giganteus) und Chinaschilf (Miscanthus sinensis). Das Chinaschilf charakterisiert sich durch eine schilfartige Wuchsform, bildet dichte bis lockere Horste aus und erreicht zwischen 80 und 200 cm. Die unverzweigten, festen Halme haben einen Durchmesser von 3 bis 10 mm. Chinaschilf ist in weiten Teilen Chinas sowie in Japan und Korea auf Berghängen und an Küsten weit verbreitet. In den Ursprungsgebieten ist das Chinaschilf als Rohstoff für Matten und Flechtwerk zum Sicht- und Windschutz sowie als Futterpflanze bekannt. Das Riesen-Chinaschilf ist eine Kreuzung aus dem Chinaschilf mit Miscanthus sacchariflorus und erreicht auch im europäischen Raum Wuchshöhen von bis zu vier Metern. In Mitteleuropa wird Riesen-Chinaschilf vermehrt als nachwachsender Rohstoff zur energetischen und stofflichen Nutzung angebaut.Preferably, the natural fiber comprises elephant grass. The term elephant grass in the context of the invention includes giant miscanthus (Miscanthus giganteus) and miscanthus (Miscanthus sinensis). The miscanthus is characterized by a reed-like growth habit, forms dense to loose clumps and reaches between 80 and 200 cm. The unbranched, firm blades have a diameter of 3 to 10 mm. Miscanthus is widely distributed on mountain slopes and coasts throughout much of China, as well as in Japan and Korea. In the areas of origin, the miscanthus is known as a raw material for mats and wickerwork for visual and wind protection and as a fodder plant. The giant miscanthus is a cross of the miscanthus with Miscanthus sacchariflorus and reaches heights of growth of up to four meters in Europe. In Central Europe, giant miscanthus is increasingly cultivated as a renewable raw material for energy and material use.

Im Rahmen von Emissionsermittlungen der fertigen Faserplatten hat sich herausgestellt, dass Holzfasern häufig Rückstände von Formaldehyd aufweisen. In Versuchen mit Faserplatten, die aus Elefantengras gefertigt wurden, konnte bei ausschließlicher Verwendung des Polymers als Bindemittel, eine formaldehydemissionsfreie Faserplatte hergestellt werden.Emission analyzes of finished fiberboards have shown that wood fibers often contain formaldehyde residues. In experiments with fiberboards made of elephant grass, using only the polymer as binder, a formaldehyde emission-free fiberboard could be produced.

Weiterhin vorzugsweise werden vor dem Vermischen die Naturfasern in einer Wasser-Paraffin-Emulsion getränkt und vorzugsweise nach dem Tränken mit einer Säure, weiterhin vorzugsweise mit Apfelessig, behandelt. Durch das Tränken der Naturfasern in einer Wasser-Paraffin-Emulsion werden die hygroskopischen Eigenschaften der Faser abgemildert. Daher ist die Naturfaser weniger anfällig für das Aufsaugen von Wasser. Dies wird dadurch erreicht, dass die Paraffinpartikel sich an der Naturfaser ansammeln. Anschließend werden die Paraffinpartikel mit einer Säure auf der Naturfaser fixiert. Vorzugsweise wird hierfür Apfelessig verwendet, da die resultierende Faserplatte dadurch einen angenehmen Apfelduft emittiert.Further preferably, prior to mixing, the natural fibers are impregnated in a water-paraffin emulsion and preferably after impregnation with an acid, preferably further treated with apple cider vinegar. By soaking the natural fibers in a water-paraffin emulsion, the hygroscopic properties of the fiber are mitigated. Therefore, the natural fiber is less susceptible to absorbing water. This is achieved by that the paraffin particles accumulate on the natural fiber. Subsequently, the paraffin particles are fixed with an acid on the natural fiber. Preferably, apple cider vinegar is used for this, since the resulting fiberboard thereby emits a pleasant apple fragrance.

Im Sinne der Erfindung kann die Naturfaser auch Verstärkungsfasern umfassen, insbesondere auch Fasern aus Aramid. Durch die Einarbeitung von Verstärkungsfasern in die Formmasse kann die Festigkeit und Steifigkeit der fertigen Faserplatte verbessert werden. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass der Werkstoff, aus dem die Verstärkungsfasern gefertigt sind, auch bei Temperaturen, auf welche die Formmasse während der Herstellung erhitzt wird, thermoplastisch nicht verformbar bleibt. So kommen für den Einsatz als Verstärkungsfasern in der vorliegenden Erfindung insbesondere Fasern in Betracht, die bis zu einer Temperatur von 190°C fest bleiben. Die Naturfaser kann gemäß der Erfindung einen Anteil an Verstärkungsfasern von ca. 0 bis ca. 30%, vorzugsweise von ca. 10 bis ca. 20%, weiterhin vorzugsweise von ca. 15% aufweisen.For the purposes of the invention, the natural fiber may also comprise reinforcing fibers, in particular fibers of aramid. By incorporating reinforcing fibers into the molding compound, the strength and rigidity of the finished fiberboard can be improved. The prerequisite for this, however, is that the material from which the reinforcing fibers are made, even at temperatures to which the molding material is heated during manufacture, remains thermoplastic not deformable. For example, suitable fibers for use as reinforcing fibers in the present invention are fibers which remain solid up to a temperature of 190.degree. The natural fiber according to the invention may have a proportion of reinforcing fibers of about 0 to about 30%, preferably from about 10 to about 20%, more preferably about 15%.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Vermischen von Naturfaser und Polymer durch Verwirbeln von Luft erzielt. Somit kann in schneller und effizienter Weise eine gleichmäßige Mischung mit homogener Verteilung der Naturfaser und der Polymerfasern erreicht werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the mixing of natural fiber and polymer is achieved by swirling air. Thus, a uniform mixture with homogeneous distribution of the natural fiber and the polymer fibers can be achieved in a fast and efficient manner.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der Formmasse ein Härtemittel beigemengt. Somit kann die Härte der fertigen Faserplatte erhöht werden. Vorzugsweise umfasst das Härtemittel Ammoniumnitrat.In a further preferred embodiment, a hardening agent is added to the molding compound. Thus, the hardness of the finished fiberboard can be increased. Preferably, the curing agent comprises ammonium nitrate.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform haben die Fasern eine Garnfeinheit von ca. 1,0 dtex bis ca. 15,0 dtex, vorzugsweise von ca. 1,5 dtex bis ca. 11,0 dtex, weiterhin vorzugsweise von ca. 3,0 dtex bis ca. 5,0 dtex, weiterhin vorzugsweise von ca. 3,3 dtex. Diese bevorzugte Ausgestaltung ermöglicht, dass sich Naturfaser und Polymer noch leichter miteinander vermischen lassen.In a further preferred embodiment, the fibers have a yarn count of about 1.0 dtex to about 15.0 dtex, preferably from about 1.5 dtex to about 11.0 dtex, more preferably from about 3.0 dtex to about 5.0 dtex, more preferably about 3.3 dtex. This preferred embodiment allows natural fiber and polymer to mix together more easily.

Bevorzugterweise beträgt der Anteil des festen Polymers an dem Bindemittel zwischen ca. 30 Gew.-% und ca. 100 Gew.-%, vorzugsweise zwischen.ca. 50 Gew.-% und ca. 100 Gew.-%, weiter vorzugsweise zwischen.ca. 70 Gew.-% und ca. 100 Gew.-%. Auf diese Weise kann durch Beimengen des festen Polymers zu einem herkömmlichen Bindemittel, das in der Regel flüssig ist und Formaldehyd enthält, der Anteil an die Umwelt schädigendem Formaldehyd signifikant reduziert werden, ohne die Qualität und Eigenschaften der Faserplatte zu beeinträchtigen.Preferably, the proportion of the solid polymer in the binder is between about 30 wt .-% and about 100 wt .-%, preferably zwischen.ca. 50 wt .-% and about 100 wt .-%, more preferably between.ca. 70 wt .-% and about 100 wt .-%. In this way, by incorporating the solid polymer into a conventional binder, which is generally liquid and contains formaldehyde, the level of environmentally damaging formaldehyde can be significantly reduced without compromising the quality and properties of the fiberboard.

Weiterhin vorzugsweise beträgt der Anteil des Bindemittels an der Formmasse zwischen ca. 10 Gew.-% und ca. 45 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ca. 15 Gew.-% und ca. 25 Gew.-%.Further preferably, the proportion of the binder in the molding composition is between about 10 wt .-% and about 45 wt .-%, preferably between about 15 wt .-% and about 25 wt .-%.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die Formmasse zum Formen der Faserplatte auf eine Temperatur, die zwischen 120°C und 190°C, vorzugsweise zwischen 160°C und 180°C liegt, erhitzt.In a further preferred embodiment, the molding composition for molding the fiberboard is heated to a temperature which is between 120 ° C and 190 ° C, preferably between 160 ° C and 180 ° C.

Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Fasern im Wesentlichen in ihrer Form und Struktur erhalten bleiben und lediglich gelieren. Damit ist gewährleistet, dass die strukturbedingten Eigenschaften der Polymerfaser auch in der fertigen Faserplatte erhalten bleiben. So sind insbesondere Biegefestigkeit und E-Modul der fertigen Faserplatte dann besonders hoch, wenn die Faserplatte in dem oben angegebenen Temperaturbereich geformt wird. Wird die Temperatur zu hoch gewählt, so besteht die Gefahr, dass sich das Polymer thermisch zersetzt oder sich so weit verflüssigt, dass das Polymer schwerkraftbedingt nach unten fließt und sich entsprechend in Bereichen der Faserplatte ansammelt.This embodiment offers the advantage that the fibers essentially remain in their shape and structure and only gel. This ensures that the structural properties of the polymer fiber are retained even in the finished fiberboard. In particular, flexural strength and modulus of elasticity of the finished fiberboard are particularly high when the fiberboard is molded in the temperature range given above. If the temperature is chosen too high, there is a risk that the polymer thermally decomposes or liquefies so far that the polymer gravity flows down and accumulates accordingly in areas of the fiberboard.

Die erfindungsgemäße Faserplatte umfasst eine Formmasse, die aus einem Gemenge aus Naturfasern und aus einem Bindemittel besteht, wobei das Bindemittel zumindest ein festes Polymer auf der Basis von Polyacrylnitril in der Form von Fasern umfasst und gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.The fiberboard of the present invention comprises a molding composition consisting of a blend of natural fibers and a binder, wherein the binder comprises at least one solid polymer based on polyacrylonitrile in the form of fibers and prepared according to the process of any one of claims 1 to 9 ,

Gemäß der Erfindung wird auch die Verwendung von Elefantengras für die Herstellung von Faserplatten beansprucht.According to the invention, the use of elephant grass for the production of fiberboard is claimed.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigen:The invention will be further explained with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 ein Diagramm, welches die Biegefestigkeit im Verhältnis zur Dichte einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserplatte im Vergleich mit einer herkömmlichen Faserplatte zeigt; 1 a graph showing the bending strength in relation to the density of a fiberboard produced by the process according to the invention in comparison with a conventional fiberboard;

2 ein Diagramm, welches das E-Modul im Verhältnis zur Dichte einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserplatte im Vergleich mit einer herkömmlichen Faserplatte zeigt; 2 a diagram showing the modulus of elasticity in relation to the density of a fiberboard produced by the method according to the invention in comparison with a conventional fiberboard;

3 ein Diagramm, welches die Quellung in % relativ zur Dichte einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserplatte im Vergleich mit einer herkömmlichen Faserplatte. 3 a diagram showing the swelling in% relative to the density of a fiberboard produced by the process according to the invention in comparison with a conventional fiberboard.

4 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Faserplatten. 4 a schematic representation of a plant for the production of fiberboard.

Die in 4 wiedergegebene Anlage besteht im Wesentlichen aus einer oder mehreren Dosiervorrichtungen 1, einer oder mehreren beheizten Mischvorrichtungen 2, gegebenenfalls einem beheizten Puffer 3, einer Vorformeinrichtung 4, 5 und schließlich einer Presse 6. Die Vorformeinrichtung besteht hier im Wesentlichen aus einer Extrusionsvorrichtung 4 und einem Kalanderwerk beziehungsweise einem Walzenstuhl 5. Bei der Presse 6 kann es sich um eine kontinuierlich arbeitende Presse oder auch um eine Taktpresse, zum Beispiel eine Etagenpresse, handeln. In der 4 ist eine kontinuierliche Presse 6 angedeutet.In the 4 reproduced system consists essentially of one or more metering devices 1 , one or more heated mixing devices 2 , optionally a heated buffer 3 , a preforming device 4 . 5 and finally a press 6 , The preforming device consists essentially of an extrusion device 4 and a calender or a roller mill 5 , At the press 6 it can be a continuous press or a cycle press, for example a platen press. In the 4 is a continuous press 6 indicated.

Im Zuge der Herstellung von Faserplatten werden zunächst die Holzpartikel und das Bindemittel über die Dosiervorrichtung 1 der Mischvorrichtung 2 zugegeben. Bei der Mischvorrichtung 2 kann es sich um einen Heizkühlmischer beziehungsweise einem Heizmischer handeln. Dort erfolgen die Mischung der Naturfasern und zugleich das Schmelzen der in dem Binder enthaltenen Kunststofffasern. Alternativ kann das Schmelzen der in dem Bindemittel enthaltenen Kunststoffpartikel auch nach dem Mischvorgang erfolgen. Das dann resultierende Gemenge wird auf eine Temperatur von 20°C oberhalb der Temperatur, ab welcher sich die Kunststoffpartikel plastisch verformen lassen, erwärmt. In der 4 ist angedeutet, dass auch mit mehreren, im Wesentlichen identischen Mischvorrichtungen gearbeitet werden kann, die jeweils chargenweise beziehungsweise taktweise gefüllt und betrieben werden. Um dennoch ein kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, ist den Mischvorrichtungen 2 ein Puffer 3 nachgeschaltet, welcher von den Mischvorrichtungen 2 mit dem erzeugten Gemenge beaufschlagt wird. Das Gemenge wird dann aus dem Puffer 3 dem Extruder 4 zugeführt. Der beheizte Extruder 4 erzeugt gleichsam in einem ersten Vorformschritt einen Materialstrang, der dann zur Bildung der eigentlichen Materialbahn dem Kalander 5 zugeführt wird. Das Kalanderwerk 5 besteht zumindest aus zwei (beheizten) Kalanderwalzen, mit welchen dann im Rahmen eines Vorformgangs die aus dem Gemenge bestehende Fasermatte erzeugt wird. Insofern sorgt der Kalander 5 für eine geeignete Breitenverteilung des Gemenges.In the course of the production of fiberboards, first the wood particles and the binder are applied via the metering device 1 the mixing device 2 added. At the mixing device 2 it may be a Heizkühlmischer or a heating mixer. There, the mixture of natural fibers and at the same time the melting of the plastic fibers contained in the binder done. Alternatively, the melting of the plastic particles contained in the binder can also take place after the mixing process. The resulting mixture is heated to a temperature of 20 ° C above the temperature at which the plastic particles can be plastically deformed. In the 4 It is indicated that it is also possible to work with a plurality of essentially identical mixing devices, which are respectively filled and operated in batches or cycles. To still allow continuous operation, is the mixing devices 2 a buffer 3 downstream of which of the mixing devices 2 is acted upon with the produced mixture. The mixture is then removed from the buffer 3 the extruder 4 fed. The heated extruder 4 produces as it were in a first preforming step a strand of material, which then to form the actual material web the calender 5 is supplied. The calender work 5 consists of at least two (heated) calender rolls, which are then produced in the context of a Vorformgangs existing from the batch fiber mat. In this respect, the calender provides 5 for a suitable width distribution of the batch.

Die Fasermatte wird dann der Presse 6 zugeführt. In der als Kühlpresse ausgebildeten Presse wird das Gemenge abgekühlt und verfestigt und unter Druck zu den Faserplatten verpresst. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine kontinuierlich arbeitende Doppelbandpresse 6 mit kontinuierlich umlaufenden Stahlbändern 8 und Pressplatten 9. Die Pressplatten 9 sind dabei als Kühlplatten ausgebildet, so dass sie zum Kühlen der Bahn mit einem Kühlmedium beaufschlagt werden. Kühlen meint im Rahmen der Erfindung, dass die Pressgutbahn im Zuge des Pressens zumindest auf eine Temperatur von 10° unterhalb der Temperatur, bei welcher die Kunststofffaser sich verformen lässt, abgekühlt wird. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn endlos umlaufende Bänder 8 im Einlaufbereich der kontinuierlichen Presse auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur, bei welcher sich die Kunststofffaser verformen lässt, vorgewärmt werden, wenngleich die kontinuierliche Presse insgesamt als Kühlpresse ausgebildet ist und gleichsam kalt bleibt. Wird beispielsweise eine Fasermatte mit einer Temperatur von 170°C zugeführt, so können die endlos umlaufenden Pressbänder auf eine Temperatur von zum Beispiel 180°C (lediglich im Einlaufbereich) vorgewärmt werden. Anschließend erfolgt dann eine Abkühlung der Fasermatte auf beispielsweise 90°C bis 120°C. Es versteht sich, dass auch die endlos umlaufenden Stahlbänder im gekühlten Pressbereich abkühlen, obwohl sie im Einlaufbereich zunächst vorgewärmt wurden.The fiber mat is then the press 6 fed. In the press designed as a cooling press, the mixture is cooled and solidified and pressed under pressure to the fiberboard. In the embodiment, it is a continuous double belt press 6 with continuously rotating steel bands 8th and pressing plates 9 , The press plates 9 are designed as cooling plates, so that they are acted upon for cooling the web with a cooling medium. Cooling means in the context of the invention that the pressed product web is cooled during the pressing at least to a temperature of 10 ° below the temperature at which the plastic fiber can be deformed. It is particularly advantageous if endlessly circulating belts 8th be preheated in the inlet region of the continuous press to a temperature above the temperature at which the plastic fiber can deform, although the continuous press is designed as a whole cooling press and remains cold as it were. If, for example, a fiber mat with a temperature of 170 ° C. is supplied, then the endlessly circulating press belts can be preheated to a temperature of, for example, 180 ° C. (only in the inlet region). Subsequently, then a cooling of the fiber mat to, for example, 90 ° C to 120 ° C. It goes without saying that the endlessly circulating steel strips also cool in the cooled pressing area, although they were initially preheated in the inlet area.

Sofern die Presse 6 als Taktpresse, zum Beispiel als Mehretagenpresse ausgebildet ist, ist zwischen dem Kalander 5 und der Presse 6 vorzugsweise ein beheiztes Zwischenband beziehungsweise eine beheizte Beladeeinrichtung vorgesehen. Bei einer Ausführungsform mit Taktpresse empfehlt es sich, wenn die Pressbleche zwischen denen die Fasermatte in der Presse verpresst wird, vorgewärmt werden, obwohl die Presse selbst als Kühlpresse ausgebildet ist. Im Einzelnen wird ein Pressgutabschnitt aus der Fasermatte auf ein erstes vorgewärmtes Pressblech aufgelegt, anschließend wird ein zweites, ebenfalls vorgewärmtes Pressblech, auf die Fasermatte aufgelegt und diese Anordnung wird dann insgesamt in die als Kühlpresse ausgebildete Taktpresse eingefahren.Unless the press 6 is designed as a clock press, for example as a multi-daylight press, is between the calender 5 and the press 6 preferably a heated intermediate band or a heated loading device provided. In an embodiment with a cycle press, it is recommended, when the press plates between which the fiber mat is pressed in the press, to be preheated, although the press itself is designed as a cooling press. In detail, a pressed material section of the fiber mat is placed on a first preheated press plate, then a second, also preheated press plate, placed on the fiber mat and this arrangement is then retracted in total in the trained as a cooling press cycle press.

Nachfolgend wird anhand zweier Tabellen die Zusammensetzung einer herkömmlichen Faserplatte 20 (Tabelle 1) und einer Faserplatte 10 gemäß den Ausführungsbeispielen (Tabelle 2) beschrieben.In the following, the composition of a conventional fiberboard is shown by two tables 20 (Table 1) and a fiberboard 10 according to the embodiments (Table 2) described.

Tabelle 1Table 1

Fasermenge: 1.500 gFiber amount: 1,500 g
Typ: MDF, min. 850 kg/m³, 8,0 mm dickType: MDF, min. 850 kg / m ³ , 8.0 mm thick
Binder: auf Kunstharzbasis, Feststoffgehalt: 65%Binder: based on synthetic resins, solids content: 65%
Härter: Ammoniumnitrat, Feststoffgehalt: 60%Hardener: ammonium nitrate, solids content: 60%
Wachs: Wasseremulsion, Feststoffgehalt: 60%Wax: water emulsion, solids content: 60%
Gewichtsanteile im Endprodukt: 15% Binder, 3% Härter, 1% WachsWeight fractions in the final product: 15% binder, 3% hardener, 1% wax

Tabelle 2Table 2

Fasermenge: 1.500 gFiber amount: 1,500 g
Typ: MDF, min. 850 kg/m³, 8,0 mm dickType: MDF, min. 850 kg / m ³ , 8.0 mm thick
Binder I: auf Kunstharzbasis, Feststoffgehalt: 65%Binder I: based on synthetic resins, solids content: 65%
Binder II: Faser auf Ammoniumnitrilbasis, 3,3 dtex, 100% FeststoffgehaltBinder II: Ammonium nitrile based fiber, 3.3 dtex, 100% solids
Härter: Ammoniumnitrat, 60% Feststoffgehalt Hardener: ammonium nitrate, 60% solids content
Wachs: Wasseremulsion, Feststoffgehalt: 60Wax: water emulsion, solids content: 60
Anteile im Endprodukt: Binder 1:10,5%, Binder II: 4,5%, Härter: 3%, Wachs: 1%Proportions in the final product: binder 1: 10.5%, binder II: 4.5%, hardener: 3%, wax: 1%

Die Faserplatte 10, die eine Zusammensetzung aufweist, wie sie in Tabelle 2 wiedergegeben ist, wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Vor der Vermischung der Naturfasern mit dem Bindemittel wurden die Naturfasern mit einer Wachsemulsion benetzt, damit die Naturfasern weniger Feuchtigkeit aufnehmen können. Anschließend wurde die Naturfaser mit einem Trockenbindemittel auf Basis von Acrylnitril (Tabelle 2, Binder II), vermischt. Erst nach dem Vermischen der Naturfaser mit dem Binder auf Polyacrylnitrilbasis wird die zweite Komponente des Binders (s. Tabelle 2, Binder I) hinzugefügt. Weiterhin wurde vor dem Formen der Faserplatte 10 der Formmasse ein Härter auf Basis von Ammoniumnitrat hinzugefügt.The fiberboard 10 having a composition as shown in Table 2 was prepared by the method of the present invention. Before blending the natural fibers with the binder, the natural fibers were wetted with a wax emulsion to allow the natural fibers to absorb less moisture. Subsequently, the natural fiber was mixed with a dry binder based on acrylonitrile (Table 2, Binder II). Only after the natural fiber has been mixed with the polyacrylonitrile-based binder is the second component of the binder (see Table 2, binder I) added. Furthermore, before molding the fiberboard 10 a hardener based on ammonium nitrate is added to the molding compound.

Bei der herkömmlichen Faserplatte 20 (Tabelle 1) wurde ebenso die Naturfaser mit einem Wachs benetzt, die Faser mit dem Binder vermischt, der Härter hinzugefügt und eine Faserplatte 20 aus der Formmasse geformt.In the conventional fiberboard 20 (Table 1), the natural fiber was also wetted with a wax, the fiber mixed with the binder, the hardener added and a fiberboard 20 formed from the molding compound.

Der Formvorgang erfolgt vorzugsweise mittels Pressen oder durch Extrusion, wobei vorzugsweise die Formmasse zuvor erhitzt wurde, oder zugleich erhitzt wird.The molding operation is preferably carried out by means of pressing or by extrusion, wherein preferably the molding compound has been previously heated, or at the same time heated.

In dem in 1 wiedergegebenen Diagramm wird die Biegefestigkeit im Verhältnis zur Dichte der herkömmlichen Faserplatte 20 mit der Faserplatte 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel verglichen. Dabei zeigt die herkömmliche Faserplatte 20 eine höhere Biegefestigkeit im Verhältnis zur Dichte im Vergleich zur Faserplatte 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel, wobei die Differenz zwischen den verschiedenen Biegefestigkeiten mit zunehmender Dichte abnimmt. Außerdem wird aus dem in 1 wiedergegebenen Diagramm ersichtlich, dass die Faserplatte 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel den Anforderungen der Norm DIN EN 622-5 genügt.In the in 1 The graph reproduced shows the bending strength in relation to the density of the conventional fiberboard 20 with the fiberboard 10 compared according to the embodiment. This shows the conventional fiber board 20 a higher bending strength in relation to the density compared to the fiberboard 10 according to the embodiment, wherein the difference between the different bending strengths decreases with increasing density. In addition, from the in 1 reproduced diagram that the fiberboard 10 According to the embodiment, the requirements of Standard DIN EN 622-5 enough.

Das in 2 wiedergegebene Diagramm zeigt das Verhältnis von E-Modul der Faserplatten 10, 20 in Relation zur Dichte. Demnach weist die Faserplatte 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel bei gleichbleibender Dichte einen geringeren E-Modul als die herkömmliche Faserplatte 20 auf, die Differenz nimmt jedoch bei zunehmender Dichte ab. Zudem ergaben die durchgeführten Messungen, dass die Faserplatte 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel ebenfalls die DIN-Norm EN 622-5 in Bezug auf das Verhältnis E-Modul zur Dichte erfüllt.This in 2 Plotted diagram shows the ratio of modulus of elasticity of the fiberboard 10 . 20 in relation to the density. Accordingly, the fiberboard has 10 according to the embodiment with a constant density, a lower modulus of elasticity than the conventional fiber board 20 but the difference decreases with increasing density. In addition, the measurements carried out revealed that the fiberboard 10 according to the embodiment also the DIN standard EN 622-5 met in terms of the modulus of elasticity to density.

Wie das in 3 wiedergegebene Diagramm zu erkennen gibt, liegt die prozentuale Quellung im Verhältnis zur Dichte der Faserplatte 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel höher als die prozentuale Quellung im Verhältnis zur Dichte der herkömmlichen Faserplatte 20, bleibt jedoch noch unter dem durch die DIN-Norm EN 622-5 definierten Höchstwert.Like that in 3 reproduced diagram shows, the percentage swelling is in relation to the density of the fiberboard 10 according to the embodiment, higher than the percentage swelling in relation to the density of the conventional fiberboard 20 However, it still remains below that by the DIN standard EN 622-5 defined maximum value.

Die Faserplatte 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel erfüllt demnach die Anforderungen an Biegefestigkeit, E-Modul und prozentualer Quellung gemäß der DIN-Norm EN 622-5 , wobei im Vergleich zu einer herkömmlichen Faserplatte 20 darin ein deutlich geringerer Formaldehydanteil vorkommt.The fiberboard 10 according to the embodiment therefore meets the requirements for flexural strength, modulus and percentage swelling according to the DIN standard EN 622-5 , wherein compared to a conventional fiberboard 20 therein a significantly lower proportion of formaldehyde occurs.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Dosiervorrichtungmetering
22: Wischvorrichtungwiper device
33: Pufferbuffer
44: Extrusionsvorrichtungextrusion device
55: Walzenstuhlroll mill
66: PressePress
88th: Stahlbandsteel strip
99: Pressplattenpress plates
1010: Faserplattefibreboard
2020: Faserplattefibreboard

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008039720 A1 [0002] DE 102008039720 A1 [0002]
DE 1453374 B2 [0003] DE 1453374 B2 [0003]
DE 102004010411 A1 [0003] DE 102004010411 A1 [0003]
US 2002/0113340 A1 [0003] US 2002/0113340 A1 [0003]
GB 2004809 A [0003] GB 2004809 A [0003]
GB 2317623 A [0003] GB 2317623 A [0003]
WO 98/25744 [0003] WO 98/25744 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Norm DIN EN 622-5 [0037] Standard DIN EN 622-5 [0037]
DIN-Norm EN 622-5 [0038] DIN standard EN 622-5 [0038]
DIN-Norm EN 622-5 [0039] DIN standard EN 622-5 [0039]
DIN-Norm EN 622-5 [0040] DIN standard EN 622-5 [0040]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Faserplatte (10), insbesondere für die Bau- oder Möbelindustrie, umfassend folgende Verfahrensschritte: ein Gemenge aus Naturfasern wird mit einem Bindemittel, das zumindest ein festes Polymer auf der Basis von Polyacrylnitril in der Form von Fasern umfasst, vermischt und anschließend zu einer Formasse verarbeitet; aus der Formmasse wird eine Faserplatte (10) geformt.Method for producing a fiberboard ( 10 ), in particular for the construction or furniture industry, comprising the following process steps: a mixture of natural fibers is mixed with a binder comprising at least one solid polymer based on polyacrylonitrile in the form of fibers, and then processed into a molding compound; from the molding material is a fiberboard ( 10 ) shaped.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Naturfaser Elefantengras umfasst.A method according to claim 1, characterized in that the natural fiber comprises elephant grass.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vermischen die Naturfasern in einer Wasser-Parafin-Emulsion getränkt, und vorzugsweise nach dem Tränken mit einer Säure, weiterhin vorzugsweise mit Apfelessig, behandelt werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that impregnated prior to mixing, the natural fibers in a water-paraffin emulsion, and preferably after soaking with an acid, preferably further treated with apple cider vinegar.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen von Naturfaser und Polymer durch Verwirbeln von Luft erzielt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mixing of natural fiber and polymer is achieved by swirling air.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formasse ein Härtemittel beigemengt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the molding compound is added to a curing agent.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Härtemittel Ammoniumnitrat umfasst.A method according to claim 5, characterized in that hardening agent comprises ammonium nitrate.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerfasern eine Garnfeinheit von ca. 1,0 dtex bis ca. 15,0 dtex, vorzugsweise von ca. 1,5 dtex bis ca. 11,0 dtex, weiterhin vorzugsweise von ca. 3,0 dtex bis ca. 5,0 dtex, weiterhin vorzugsweise von ca. 3,3 dtex haben.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the polymer fibers have a yarn count of about 1.0 dtex to about 15.0 dtex, preferably from about 1.5 dtex to about 11.0 dtex, more preferably from about 3.0 dtex to about 5.0 dtex, more preferably about 3.3 dtex.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des festen Polymers an dem Bindemittel zwischen ca. 30 Gew.-% und ca. 100 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ca. 50 Gew.-% und ca. 100 Gew.-%, weiter vorzugsweise zwischen ca. 70 Gew.-% und ca. 100 Gew.-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the proportion of the solid polymer to the binder between about 30 wt .-% and about 100 wt .-%, preferably between about 50 wt .-% and about 100 wt .-%, more preferably between about 70 wt .-% and about 100 wt .-% is.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels an der Formmasse zwischen ca. 10 Gew.-% und ca. 45 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ca. 15 Gew.-% und ca. 25 Gew.-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the proportion of the binder in the molding composition between about 10 wt .-% and about 45 wt .-%, preferably between about 15 wt .-% and about 25 Wt .-% is.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Formen der Faserplatte die Formmasse auf eine Temperatur, die zwischen 120°C und 190°C, vorzugsweise zwischen 160°C und 180°C liegt, erhitzt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that for molding the fiberboard, the molding material is heated to a temperature which is between 120 ° C and 190 ° C, preferably between 160 ° C and 180 ° C.

Faserplatte, die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist und umfasst: eine Formmasse, die aus einem Gemenge aus Naturfasern und aus einem Bindemittel besteht; wobei das Bindemittel zumindest ein festes Polymer auf der Basis von Polyacrylnitril in der Form von Fasern umfasst.A fiberboard made according to the method of any one of claims 1 to 10 and comprising: a molding compound consisting of a mixture of natural fibers and a binder; wherein the binder comprises at least one solid polymer based on polyacrylonitrile in the form of fibers.

Verwendung von Elefantengras für die Herstellung von Faserplatten (10).Use of elephant grass for the production of fibreboard ( 10 ).

Faserplatte, die eine Formmasse umfasst, die aus einem Gemenge aus Naturfasern und aus einem Bindemittel besteht, wobei die Naturfasern Elefantengras aufweisen.A fiberboard comprising a molding compound consisting of a mixture of natural fibers and a binder, the natural fibers comprising elephant grass.