DE19643246A1 - Composite material used for internal structural material etc. - Google Patents

Composite material used for internal structural material etc.

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Abstract

A composite material is made from recycled corrugated board, newsprint, deinking material, endless forms, paper or board which is reduced in size to scraps, wetted with a synthetic or organic binder and pressed into plates or mouldings with air inclusions.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff aus mechanisch aufgeschlossenen, zellulosehaltigen Stoffen, die unter Druck- und Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffes.The invention relates to a composite material of mechanically digested, cellulose-containing substances that are bonded together under pressure and heat become. Furthermore, the invention relates to a method for producing such Composite.

Ein bekannter Verbundwerkstoff dieser Art (P 45 40 241.9) besteht aus harzgetränktem Fasermaterial, insbesondere Holzfasern, aber auch anderen pflanzlicher, insbesondere langen Fasern, beispielsweise Sisal-, Flachs-, Jute- oder Kakaofasern. Aus diesem bekannten Verbundwerkstoff sollen Trennwände, Sitz- und Raumverkleidungen sowie Abdeckungen von Maschinengehäusen und Verkleidungen für Kraftfahrzeuge hergestellt werden, wobei an die dreidimensionale Verformbarkeit sowie Widerstandsfähigkeit des Werkstoffes gegen Stoß und mechanische Beschädigungen und auch seinen mechanischen Bearbeitbarkeit relativ hohe Anforderungen gestellt werden.A known composite material of this type (P 45 40 241.9) consists of resin impregnated Fiber material, in particular wood fibers, but also other vegetable, especially long Fibers, for example sisal, flax, jute or cocoa fibers. For this known Composite should partition walls, seat and room coverings and covers of Machine housings and panels for motor vehicles are produced, wherein the three-dimensional deformability and resistance of the material to shock and mechanical damage and also its mechanical workability relatively high Requirements are made.

Es sind ferner Schichtstoffe aus Hartpapier und Harzgewebe bekannt, die sehr gute Festigkeitseigenschatten und günstige elektrische Werte aufweisen, jedoch bezüglich ihrer Verformbarkeit zu wünschen übrig lassen.There are also laminates of hard paper and resin fabric known, the very good Have strength properties and favorable electrical values, but with respect to their Deformability leave something to be desired.

Des weiteren sind Hartfaserplatten bekannt, die aus geschnitzelten und zu einer zähflüssigen Suspension verarbeiteten Hölzern gewöhnlich minderer Qualität hergestellt werden, denen ein Bindemittel zugesetzt wird. Derartige Platten sind jedoch relativ feuchtigkeitsempfindlich und infolge ihrer hohen Dichte auch schwer und daher der weiteren Verbreitung, die sie gefunden haben, für die Verwendung als Bauplatten, insbesondere im Innenbereich, verhältnismäßig unhandlich. Darüber hinaus sind auch noch harzgetränkte Holzfaserplatten bekannt geworden, deren Steifigkeit und Festigkeit jedoch zu wünschen übrig lassen.Furthermore, hardboards are known, which are made of sliced and viscous Suspension processed woods are usually made of inferior quality to which a Binder is added. However, such plates are relatively sensitive to moisture and Due to their high density also heavy and therefore the wider distribution that they found have, for use as structural panels, especially indoors, relatively unwieldy. In addition, resin-impregnated wood fiber boards have also become known. however, their rigidity and strength leave something to be desired.

All diese bekannten Verbundwerkstoffe ist jedoch die Tatsache eigen, das sie aus zellulosehaltigen Naturstoffen hergestellt werden, die zu diesem Zweck mit einem mehr oder weniger großen Kostenaufwand erzeugt werden müssen und deshalb nicht als umweltschonende und ressourcensparende Stoffe zu betrachten sind.However, all these known composites own the fact that they are made cellulose-containing natural products, for this purpose with a more or less less costly to be generated and therefore not as Environmentally friendly and resource-saving substances are to be considered.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen Verbundwerkstoff zu entwickeln, der im Hinblick auf das gewachsene Umweltbewußtsein aus Stoffen aufgebaut ist, die Wertstoffe im Sinne der gängigen Definition darstellen und die nicht oder in einem weit geringerem Ausmaß die Ressourcen belasten, wobei auch ein Beitrag zur Entlastung der Kreislaufwirtschaft geleistet werden soll, ohne daß der neue Verbundwerkstoff qualitativ hinter den bekannten Werkstoffen der genannten Art zurücksteht. The object of the invention is therefore to develop a composite material, the In view of the growing environmental awareness, it is made up of substances that are valuable substances represent the common definition and not or in a much lesser Extent of resources, while also contributing to the relief of Circular economy should be done without the new composite quality behind the known materials of the type mentioned stands.  

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Stoffe aus recycelten Wertstoffen aus wenigstens einem der Materialien wie Wellpappe, Zeitungen, Deinkingware, Endlospapier, Papier und Pappe besteht, die zu Scraps (Schnitzeln) trocken zerschnitzelt, nicht zerfasert, danach mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel zumindest teilweise benetzt und unter Bildung von Lufteinschlüssen zusammengeschüttet und zu Platten oder Formkörpern verpreßt worden sind.This object is achieved according to claim 1, characterized in that the substances from recycled Recyclable materials from at least one of the materials such as corrugated cardboard, newspapers, deinking Continuous paper, paper and cardboard, which shreds dry into scraps, does not exist defibered, then at least partially with a synthetic or organic binder wetted and pooled to form trapped air and plates or Moldings have been pressed.

Zur Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffes dient gemäß Anspruch 12 ein Verfahren, wonach die recycelten Wertstoffen zu Scraps zerrissen oder zerschnitzelt und danach mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel benetzt und zu einem Schütthaufen zusammengeschüttet und unter einem Druck von 160 bis 230 bar und einer Temperatur von 100 bis 200°C zu einer Platte unter Aufrechterhaltung von Lufteinschlüssen verpreßt werden. Dabei haben sich in einer Versuchsanlage ein mittlerer Druck von 180 bar und eine mittlere Temperatur von 160°C besonders bewährt.For the production of such a composite material according to claim 12 is a method, after which the recycled recyclables are shredded or shredded into scraps and then with wetted a synthetic or organic binder and a pile of piles poured together and under a pressure of 160 to 230 bar and a temperature of 100 to 200 ° C to a plate while maintaining trapped air. Here, in a pilot plant a mean pressure of 180 bar and a medium Temperature of 160 ° C particularly proven.

Durch die Maßnahmen wird ein Verbundwerkstoff geschaffen, der im wesentlichen ausschließlich aus recycelten Wertstoffen besteht und dessen Eigenschaften mit denjenigen anderer bekannter Verbundwerkstoffe, insbesondere Spanplatte, vergleichbar sind.The measures create a composite material that is essentially exclusively made of recycled recyclables and its properties with those other known composite materials, in particular chipboard, are comparable.

Durchschnittliche Ergebnisse der VersuchsreihenAverage results of the test series Belastungsart bei einer Rohdichte von 600-850 kg/m³Type of load with a density of 600-850 kg / m³ Durchschnittliche MessungAverage measurement E-ModulModulus ca. 2000 N/mm²approx. 2000 N / mm² Querzugfestigkeittransverse tensile strength ca. 1,24 N/mm²approx. 1.24 N / mm² Quellverhaltenswelling ca. 10%about 10% Durchbiegung bei (E-Modul von 2000 N/mm²; und Bruch; 200 mm Stützweite)Deflection at (modulus of 2000 N / mm² and breakage, 200 mm span) ca. 3,6 mmabout 3,6 mm Versuchsreihen wurden an der FH Rosenheim gefahrenTest series were driven at the FH Rosenheim

Vorteilhatte Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes sowie der Verfahrensweise seiner Herstellung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung schematisch dargestellten beiden Ausführungsbeispiele plattenförmiger Verbundwerkstoffkörper erläutert.Advantageous embodiments of the composite material according to the invention and the The method of its preparation will be described below with reference to the in Drawing schematically illustrated two embodiments plate-shaped Composite body explained.

In der Zeichnung zeigenIn the drawing show

Fig. 1 eine Draufsicht einer Platte des Verbundwerkstoffes Fig. 1 is a plan view of a plate of the composite material

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Platte von Fig. 1 und Fig. 2 is a cross-sectional view of the plate of Fig. 1 and

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer aus drei Schichten geschütteten bzw. einzelnen Platten unterschiedlicher Qualität sandwichartig zusammengebauten Platte ähnlich der von Fig. 1, wobei die Dicke der Einzelplatten kleiner ist als der von Fig. 1. Fig. 3 is a cross sectional view of a three-layer dumped or individual plates different quality sandwiched assembled panel similar to that of Fig. 1, wherein the thickness of the individual plates is smaller than that of FIG. 1.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Platte von im wesentlichen homogener Struktur besteht aus einem recycelten Werkstoff in Form von bekannten Apparaten zu Scraps zerschnitzelten Zeitungen (oder anderen oben beschriebenen Altpapieren), die mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel benetzt wurden und zu einem Schütthaufen zusammengeschüttet und unter einem Druck von 160 bis 230 bei einer Temperatur von 100 bis 200°C miteinander verpreßt worden sind, wobei die in dem Schüttgut vorhandenen Lufteinschlüsse zumindest teilweise aufrechterhalten wurden. Eine Vorsortierung der Scraps nach Größe war vorgenommen worden ebenso eine Trocknung der zusammengeschütteten Scraps aus eine Restfeuchte von 0,1 bis 10%.The plate of substantially homogeneous structure shown in Figures 1 and 2 consists of a recycled material in the form of known apparatus into shredded newspapers (or other waste papers described above) which have been wetted with a synthetic or organic binder and poured into a pile of piles and under a pressure of 160 to 230 at a temperature of 100 to 200 ° C have been pressed together, wherein the present in the bulk material air inclusions were at least partially maintained. Pre-sorting of the scalps by size had been done as well as drying of the spilled scraps from a residual moisture of 0.1 to 10%.

Des weiteren wurden vor ihrer Verpressung Zusatzstoffe in den Schüttguthaufen zwecks Abwehr von Feuchtigkeit, Pilzen, Bakterien, Insekten und dgl. Eingemischt, und zwar entweder in gasförmiger oder flüssiger Form. Wahlweise wurde auch ein gewünschter Farbstoff zugesetzt, um für die fertiggepreßte Platte eine gewünschte Farbgebung zu erzielen.Furthermore, prior to their compression, additives were added to the bulk heap Defense against moisture, fungi, bacteria, insects and the like. Intermixed, and indeed either in gaseous or liquid form. Optionally also became a desired one Dye added to achieve a desired color for the finished pressed plate.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Platte ist aus feinen Scraps aufgebaut und qualitativ hochwertig. Dies wurde dadurch erreicht, daß die Benetzung der Scraps mit Klebstoff in einem Fließbett oder Wirbelstrom erfolgte, in dem durch Düsen das Bindemittel in die Wirbelschicht aus Feststoffe und Luft eingesprüht worden ist und das die Verpressung der Scraps danach zu Platten gewünschter Größe und Dichte (400 bis 600 kg/mm³ für Dämmplatten und 600 bis 850 kg/mm³ für Konstruktionsplatten) in einer kontinuierlichen arbeitenden Kontaktpresse vorgenommen wurde, wobei dafür gesorgt wurde, daß durch die im Schüttgut der Scraps vorhandenen Lufteinschlüsse ein gewünschtes Luftvolumen erhalten blieb, das das spezifische Gewicht bzw. die Dichte der Platte 1 bestimmt.The plate shown in Fig. 1 and 2 is constructed of fine scraps and high quality. This was achieved by wetting the scratches with adhesive in a fluidized bed or eddy current in which the binder had been sprayed into the fluidized bed of solids and air through nozzles and the compression of the scraps thereafter to plates of desired size and density (400 up to 600 kg / mm³ for insulation boards and 600 to 850 kg / mm³ for construction boards) was carried out in a continuous working contact press, whereby it was ensured that the air pockets present in the bulk of the scraps a desired air volume was maintained, the specific gravity or The density of the plate 1 is determined.

Darüber hinaus wurde bei der Verpressung der Platte 1 darauf geachtet, daß ihre beiden Oberflächen eine vollständig geschlossene oder überwiegend geschlossene Struktur erhalten, so daß sich der spätere Farbmengenauftrag, falls die Platte, die beispielsweise für den Innenausbau oder den Möbelbau vorgesehen ist, entsprechend angestrichen, imprägniert oder furniert werden muß, in Grenzen hält.In addition, care was taken in the pressing of the plate 1 that their two surfaces get a completely closed or predominantly closed structure, so that the later Farbmengenauftrag, if the plate, which is intended for example for interior or furniture, painted accordingly, impregnated or veneered, keeps within limits.

Die aus einer einzelnen Platte 1 oder aus mehreren Schichten 3, 4, 5 bestehende Werkstoffplatte bildet einen Verbundwerkstoff, der sich nicht nur leicht verarbeiten läßt, sondern auch ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweist bei einer überraschend guten Biegefestigkeit und Steifigkeit. Darüber hinaus zeichnet sich dieser Verbundwerkstoff durch eine relativ hohe Druckfestigkeit sowie Wärmeisolierungs- und Schallisolierungseigenschatten aus. Dadurch, daß das Ausgangsmaterial dieses Verbundwerkstoffes aus den genannten recycelten Materialien besteht, ist er auch umweltfreundlich, wobei in Anbetracht der Tatsache, daß allein in Deutschland derzeit jährlich etwa 3 Mio. Tonnen Altpapier anfallen, die mangels einer anderen Verwertungsmöglichkeit thermisch entsorgt werden müssen, die erfindungsmäßige Art der Verwertung erhebliche Vorteile bietet und damit gesamtwirtschaftlich gesehen zu einer wesentlichen Schonung der Ressourcen beiträgt.The material plate consisting of a single plate 1 or of several layers 3 , 4 , 5 forms a composite material which is not only easy to process, but also has a comparatively low weight with surprisingly good flexural strength and rigidity. In addition, this composite is characterized by a relatively high compressive strength as well as thermal insulation and sound insulation properties. The fact that the starting material of this composite material consists of the above-mentioned recycled materials, it is also environmentally friendly, taking into account the fact that currently in Germany alone annually incurred about 3 million tonnes of waste paper, which must be disposed of thermally for lack of another recovery option, the inventive type of recovery offers significant benefits and thus contributes to overall economic conservation of resources.

Claims (20)

1. Verbundwerkstoff aus mechanisch aufgeschlossenen, zellulosehaltigen Stoffen, die durch Druck- und Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe aus recycelten Wertstoffen aus wenigstens einem der Materialien Wellpappe, Zeitungen, Deinkingware, Endlospapier und Pappe bestehen, die zu Scraps (Schnitzeln) trocken zerschnitzelt, nicht zerfasert, danach mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel zumindest teilweise benetzt und unter Bildung von Lufteinschlüssen zusammengeschüttet und zu Platten (1) oder Formteilen verpreßt worden sind.1. composite material of mechanically digested, cellulosic materials which are interconnected by pressure and heat, characterized in that the materials of recycled recyclables from at least one of the materials corrugated board, newspapers, deinking, continuous paper and paperboard are made to shreds (chips ) dry shredded, not shredded, then at least partially wetted with a synthetic or organic binder and together to form air pockets and pressed into plates ( 1 ) or molded parts. 2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttung aus Scraps vor der Verpressung Zusatzstoffe zur Abwehr von Feuchtigkeit, Pilzen, Bakterien, Insekten u. dgl. beigemischt worden sind.2. Composite material according to claim 1, characterized in that the bed from scraps before pressing additives to ward off moisture, fungi, Bacteria, insects and the like Like. Be mixed. 3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttung aus Scraps vor der Verpressung ein Farbstoff zugesetzt worden ist.3. Composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the Bed of scraps before compression a dye has been added. 4. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verpreßte Platte nahezu homogen aufgebaut ist.4. Composite material according to claim 1 to 3, characterized in that the compressed plate is constructed almost homogeneously. 5. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verpreßte Platte (2) sandwichartig aus mehreren Schichten (3, 4, 5) aufgebaut ist.5. Composite material according to claim 1 to 3, characterized in that the compressed plate ( 2 ) is sandwiched by a plurality of layers ( 3 , 4 , 5 ) is constructed. 6. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht (3, 4, 5) aus einer Platte besteht.6. Composite material according to claim 5, characterized in that each layer ( 3 , 4 , 5 ) consists of a plate. 7. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Platten (1) durch Druckeinwirkung im noch nicht ausgehärteten Zustand des Bindemittels miteinander verbunden worden ist.7. Composite material according to claim 6, characterized in that the individual plates ( 1 ) has been joined together by pressure in the not yet cured state of the binder. 8. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Platten (1) nach wenigstens teilweise erfolgter Aushärtung des die Scraps zusammenhaltenden Bindemittels und nach erfolgtem Bindemittelauftrag auf die miteinander zu verbindenden Oberflächen (6, 7) miteinander verbunden worden sind.8. A composite material according to claim 6, characterized in that the individual plates ( 1 ) have been connected to each other after at least partially curing of the scraps cohesive binder and after the binder has been applied to the surfaces to be joined together ( 6 , 7 ). 9. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die einzelnen Platten (1) hinsichtlich ihrer Struktur unterscheiden.9. Composite material according to claim 5 to 8, characterized in that the individual plates ( 1 ) differ in their structure. 10. Verbundwerkstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von drei übereinanderliegenden, miteinander verbundenen Schichten die mittlere Schicht (3) aus groben Scraps minderer Qualität und die beiden äußeren Schichten (4, 5) aus feinen Scraps hoher Qualität aufgebaut ist. 10. A composite material according to claim 9, characterized in that when using three superimposed, interconnected layers, the middle layer ( 3 ) of coarse scraps of inferior quality and the two outer layers ( 4 , 5 ) of fine high quality scraps is constructed. 11. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der zwischen den zusammengeklebten Scraps eingeschlossenen Luftblasen durch Variation des Schüttgewichts der Scraps vor der Verpressung eingestellt worden ist.11. A composite material according to claim 1 to 10, characterized in that the size the air bubbles trapped between the glued together scraps Variation of bulk density of the scraps has been adjusted before compression. 12. Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die recycelten Wertstoffe zu Scraps (Schnitzeln) trocken zerrissen oder zerschnitzelt, nicht zerfasert, und danach mit einem synthetischen oder organischen Bindemittel benetzt und zu einem Schüttguthaufen zusammengeschüttet und unter Druck von 2,7 bis 3,9 N/mm² und einer Temperatur von 100 bis 200°C unter Aufrechterhaltung von Lufteinschlüssen zu Platten oder Formkörpern verpreßt werden.12. A method for producing the composite material according to claim 1 to 11, characterized characterized in that the recycled recyclables dry to shred (chips) torn or shredded, not defibred, and then with a synthetic or wetted organic binder and poured into a bulk heap and under pressure of 2.7 to 3.9 N / mm² and a temperature of 100 to 200 ° C while maintaining air pockets pressed into plates or moldings become. 13. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Scraps nach Größen sortiert werden, bevor sie zu einem Haufen zusammengeschüttet werden.13. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the Scraps after Sizes are sorted before they are piled into a heap. 14. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Haufen zusammengeschütteten Scraps auf eine Restfeuchte von 0,1 bis 10% getrocknet werden, bevor sie mit Bindemittel benetzt werden.14. The method according to claim 12 to 14, characterized in that the to a Pile of shredded scraps to a residual moisture of 0.1 to 10% be dried before they are wetted with binder. 15. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzung der Scraps mit Bindemittel in einem Fließ- oder Wirbelstrom erfolgt, in dem das Bindemittel durch Düsen in die Wirbelschicht aus Feststoff und Luft eingesprüht wird.15. The method according to claim 12 to 14, characterized in that the wetting the scraps is carried out with binder in a flow or eddy current in which the Binder is sprayed through nozzles in the fluidized bed of solid and air. 16. Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung der Scraps unter Steuerung des Preßdruckes und der Schüttmenge derart erfolgt, daß die gebildeten Platten oder Formkörper ein gewünschtes Luftvolumen durch Lufteinschlüsse beinhaltet, so daß das spezifische Gewicht bzw. die Dichte der Platte bzw. des Formkörpers bestimmt.16. The method according to claim 12 to 15, characterized in that the compression the Scraps under control of the pressing pressure and the bulk amount is such that the formed plates or moldings through a desired volume of air Includes air inclusions, so that the specific gravity or the density of the plate or the molding determined. 17. Verfahren nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Benetzung der Scraps mit Bindemittel der Schüttung Zusatzstoffe gegen Feuchtigkeit, Pilzbefall, Bakterienbefall und/oder Insekten beigemischt werden.17. The method according to claim 12 to 16, characterized in that before Wetting the scraps with binder of the filling additives against moisture, Fungal attack, bacterial attack and / or insects are added. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe in gasförmiger oder flüssiger Form beigemischt werden.18. The method according to claim 17, characterized in that the additives in gaseous or liquid form are added. 19. Verfahren nach Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung des fertig zubereiteten Schüttgutes aus behandelten Scraps zu Platten oder Formkörpern gewünschte Größe und Dichte auf einer Contipresse, Kurztaktpressen oder Etagenpressen erfolgt.19. The method according to claim 12 to 18, characterized in that the compression of the prepared bulk material from treated scraps to plates or Moldings desired size and density on a Contipresse, short cycle presses or floor presses. 20. Verfahren nach Anspruch 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Platte oder des Formkörpers durch die Verpressung eine vollständig geschlossene oder überwiegend geschlossene Struktur erhält.20. The method according to claim 12 to 19, characterized in that the surface the plate or the molding by the compression of a completely closed or predominantly closed structure.
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