EP2355965B1 - Zusammensetzung und verfahren zur herstellung einer holz- oder holzfaserplatte - Google Patents

Zusammensetzung und verfahren zur herstellung einer holz- oder holzfaserplatte Download PDF

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EP2355965B1
EP2355965B1 EP09755871.2A EP09755871A EP2355965B1 EP 2355965 B1 EP2355965 B1 EP 2355965B1 EP 09755871 A EP09755871 A EP 09755871A EP 2355965 B1 EP2355965 B1 EP 2355965B1
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EP
European Patent Office
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wood
raw material
parts
fibre
mixture
Prior art date
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EP09755871.2A
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English (en)
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EP2355965A1 (de
Inventor
Jürgen Steinmüller
Peter Merkel
Martin Dreismann
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Individual
Original Assignee
Individual
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/007—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres and at least partly composed of recycled material

Definitions

  • the present invention relates to a composition for wood and wood fiber boards, wood or wood fiber boards themselves and a method for producing wood or wood fiber boards.
  • Wood-based materials made of chipboard or fiber material are used, for example, in the construction furniture and furnishing industry.
  • fiber insulation boards HFD
  • HH hardboard
  • MDF boards MDF boards. These are made of finely shredded, mainly bark-free softwood and by a gentle compression in the longitudinal and transverse direction. The edges are smooth and firm and can be profiled without special edge banding.
  • chipboard or flat press plates which consist of wood chips of various sizes, which are produced with synthetic resin adhesive under the supply of heat in the flat pressing process. The chips are aligned in the direction of the plate plane.
  • the area of use of the wood fiber boards is similar to that of the chipboard, however, can be profiled by the fine, almost homogeneous structure of the wood fiber board, the edges and surfaces and then painted. The need for gluing, as would be the case with flat-pressed plates, is eliminated.
  • wood fibers or lignocellulose-containing fiber material are used for the production of wood fiber boards or flat pressed boards. By means of heat, moisture and mechanical pressure forces in fiberizing plants, the wood chips are processed for a production of the plates.
  • wood and wood fiber boards only wood is used as the starting material. The resources of this natural product are limited and also for reasons of nature conservation it is desirable to be able to use alternative raw materials. In addition, it is also interesting for cost reasons to look for alternatives for the production of corresponding wood or wood fiber boards.
  • the DE 10330756 A1 discloses a process for the production of a solid for the production of molded parts, in which a binder is added to the pulp and pressed into a molded part under the application of heat.
  • the disclosed method is characterized in that a particle or fiber mat of a first group of particles or fibers is admixed with a proportion of plastic particles and / or plastic fibers whose particle size corresponds approximately to the particle size of the particles or fibers of the first group.
  • the plastic particles and / or fibers are obtained by crushing and / or fibring of pure or mixed plastic agglomerates in a disc refiner, whereby the disc refiner is supplied with water during the comminution process.
  • the DE 10 2004 008 827 A1 discloses a plate, a molding and a cover layer of a wood material, wherein a wood material is provided, which is ground or contains shredded agglomerate of plastics from the waste disposal. According to the disclosure of DE 10 2004 008 827 A1 in the plastic particles used pure plastics, mixed and / or film plastics from collection systems or pure or mixed plastics from recycling systems.
  • the US 2006/0121261 A1 discloses a fiberboard wherein synthetic particles or fibers are mixed into the wood fibers or wood flakes. The ingredients are pressed into a plate under heat and some of the wood fibers or flakes are replaced by ground or shredded agglomerates of mixed synthetic waste material. According to the disclosure of US 2006/0121261 A1 If the synthetic waste materials are plastic or plastic mixtures.
  • the WO 2008/114103 A1 discloses the admixture of cork to wood raw material for the production of wood fiber boards. Cork is the material of the bark of a cork oak and thus another raw material, which is to be assigned as a special part of a tree the range of wood raw materials.
  • the DE 10 2004 011 931 A1 discloses an insulating board made of a wood-material-binder fiber mixture and a method for producing an insulating board, in which the mixture is added to an additive with a thermally stable core and a thermally activatable coating and activated under heat.
  • the main idea of this disclosure is the ability to selectively achieve a thermal activation for bonding the ingredients.
  • the use of alternative raw materials or raw material compositions for the manufacture of wood or fiberboard does not disclose this document.
  • the DE 10 2006 054 204 describes a technology in which pure plastics are used, which are then to be melted, which is to be effected by an extruder. It does not disclose methods dealing with alternative ingredients in the starting material for making a plate.
  • the DE 14 53 374 A describes a method for producing composite bodies.
  • the base material is compressed by admixing thermoplastic films and the action of pressure and heat. Accordingly, this reference is concerned with the compounding of the raw materials of a board made using pressure and heat, but not with the use of alternative combinations of raw materials.
  • the DE 44 10 576 A1 deals with the production of panels, which consists of a mixture of plastic, wood, semi-wood and recycled material. In order to produce such plates, the plastic components must be fused and pressed under special process conditions. A disadvantage of this method is that the required parameters in terms of pressure and temperature can not be achieved on conventional systems in use, without having to make major and costly adjustments to the equipment.
  • the object of the present invention is therefore to provide a composition for the production of a wood or wood fiber board, which can be used to produce a wood or wood fiber board, the resulting plate the requirements of the corresponding country-specific standards, for example, according to the German or European EN or DIN is sufficient. Furthermore, a manufacturing method using the composition and the wood or wood fiber boards are the subject of the invention.
  • a composition comprising a pulp, a binder, a curing accelerator and a paraffin emulsion, wherein the pulp comprises at least 5% wood extraneous raw materials consisting of a mixture of 0-40% inorganic portions, 5-81% synthetic organic portions and / or 0-22.5% of decomposable organic fractions, the proportions used in each case adding up to 100% foreign wood raw material.
  • This composition is suitable for the production of wood or wood fiber boards, which are not only made entirely of wood.
  • the wood-foreign substances are solids, in particular also mixtures of different solids.
  • the solids are organic or inorganic solids, wherein the organic substances may be synthetically produced, such as plastics or may be decomposable as biological substances such. As proteins, sugars or fats, oils or natural fibers.
  • non-wood raw materials as part of the pulp is a mixture consisting of 0-40% inorganic portions, 5-100% synthetic organic portions and / or 0-95% decomposable organic portions, wherein the proportions used each add up to 100% to the wood extraneous raw material.
  • a composition may additionally contain urea and / or lignin sulfonates and the binder may be urea-formaldehyde, melamine or phenolic resin or a combination thereof.
  • urea-formaldehyde, melamine or phenolic resin or a combination thereof can be used as binder, wherein the raw material mixture with the use of urea-formaldehyde resin to an acidic pH, preferably between 5 to 5.8, is set.
  • acidic pH preferably between 5 to 5.8
  • other binders or adhesives of the invention is also included.
  • non-wood raw materials can be used as part of the pulp, which consist of a mixture of 0-40% inorganic portions, 5-100% synthetic organic portions and / or 0-95% decomposable organic portions the proportions used in each case add up to 100% wood-foreign raw material.
  • FIG. 1 shows the sequence of a method for producing a wood or wood fiber board according to the invention.
  • a wood raw material 10 for example chips of a softwood
  • a wood-external raw material 20 are used to produce a composition for the pulp 20.
  • the mixture is then defibered 40 and the resulting pulp dried 40.
  • the pressing of the pulp takes place at preferably 150-250 ° C and a pressing time of 15-25 s / mm 2 .
  • FIG. 2 shows a portion of a wood or fiberboard 21 made using at least 5% non-wood raw material and wood furnish.
  • MDF medium-density fiberboard
  • an MDF board was made exclusively from pine wood chips and an MDF board, which consists of pine wood chips and a raw material with non-woody ingredients in a mixing ratio of 80% pine wood pulp and 20% wood extraneous raw material.
  • the data refer to the dry matter.
  • a UF resin 350 BASF was additionally used as binder.
  • thermomechanical process From the pine wood chips or the pine wood pulp / raw material mixture fibers were produced by the thermomechanical process (TMP process).
  • TMP process thermomechanical process
  • the digestion of the raw materials took place in a laboratory refiner plant with cooker and pipe dryer.
  • the digestion temperature was at 5.0 ° C. at 150 ° C. and the digestion time was 5 minutes.
  • the respective material was hot-pressed into slabs.
  • single-layer plates were produced with a plate thickness of 16 mm and a target density of 750 kg / m 3 .
  • the pressing temperature was 200 ° C and the pressing time 15 s / mm plate thickness.
  • the plates were trimmed and ground to 16 mm plate thickness. From the plates with different raw materials test specimens identical extent were created, which were conditioned in the normal climate to the equilibrium moisture content. Subsequently, the properties of transverse tensile strength were determined according to EN 319, thickness swelling after 2 and 24 hours according to EN 317 and water absorption after 2 and 24 hours.
  • Table 1 The results can be summarized in Table 1 as follows: ⁇ u> Table 1 ⁇ / u>: bulk density, transverse tensile strength, thickness swelling and water absorption fiber Bulk density kg / m 3 Transverse tensile strength N / mm 2 Thickness swelling water absorption 2h% 24 hours % 2h% 24 hours % 100% pine 777 0.94 2.0 5.5 3.4 13.8 80% pine 20% non-wood raw material 783 0.80 2.8 11.3 18.1 43.5 Requirements according to DIN 622-5 for MDF boards with a thickness> 12 ... 19 mm > 0.55 ⁇ 12
  • the embodiment shows that an MDF board can be produced, which complies with the required standards, but is not 100% made of wood.
  • the present invention provides an alternative to entirely wood panels, thereby conserving natural resources and providing a means for using other additives.
  • wood-foreign substance was used as the raw material for the production of the pulp.
  • the wood foreign substance may have inorganic components, such as for example, salts, glass, metal, ceramics, etc. and / or synthetic organic substances such as plastics and / or decomposable organic substances such as natural fibers, fats, oils, sugars or proteins.
  • inorganic components such as for example, salts, glass, metal, ceramics, etc.
  • synthetic organic substances such as plastics and / or decomposable organic substances such as natural fibers, fats, oils, sugars or proteins.
  • the starting material is pretreated in a process of this invention such that it can be used as a wood substitute, leaving all common parameters in known standard processes. This means that the previously disclosed method can be applied to machines that are already in use and there is no need to make any special adjustment to reach particular pressures or temperatures.

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Description

    FELD DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für Holz und Holzfaserplatten, Holz- oder Holzfaserplatten selbst sowie ein Verfahren zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten.
    • STAND DER TECHNIK
  • Holzwerkstoffe aus Span- oder Fasermaterial werden beispielsweise in der Bau-Möbel- und Einrichtungsbranche eingesetzt. Im Bereiche der Holzfaserplatten unterscheidet man zwischen Faserdämmplatten (HFD), Hartfaserplatten (HFH, KH) und MDF-Platten. Diese werden aus fein zerfasertem, hauptsächlich rindenfreiem Nadelholz und durch eine schonende Verpressung in Längs- und Querrichtung hergestellt. Die Kanten sind glatt und fest und können ohne besonderen Anleimer profiliert werden.
  • Daneben gibt es noch Spanplatten oder Flachpressplatten, welche aus Holzspänen verschiedener Größe bestehen, die mit Kunstharzklebstoff unter Zuführung von Wärme im Flachpressverfahren hergestellt werden. Dabei werden die Späne in Richtung der Plattenebene ausgerichtet.
  • Der Verwendungsbereich der Holzfaserplatten ähnelt dem der Spanplatte, jedoch können durch den feinen, nahezu homogenen Aufbau der Holzfaserplatte die Kanten und Flächen profiliert und anschließend lackiert werden. Die Notwendigkeit von Anleimern, wie dies bei Flachpressplatten der Fall wäre, entfällt.
  • Für die Herstellung von Holzfaserplatten oder Flachpressplatten werden derzeit ausschließlich Holzfasern oder lignocellulose-haltiges Fasermaterial verwendet. Mittels Wärme, Feuchtigkeit und mechanischer Druckkräfte in Zerfaserungsanlagen werden dabei die Holzspäne für eine Fertigung der Platten aufbereitet.
    Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Holz- und Holzfaserplatten wird ausschließlich Holz als Ausgangsmaterial verwendet. Die Ressourcen dieses Naturstoffes sind begrenzt und auch aus Gründen des Naturschutzes ist es wünschenswert alternative Rohstoffe verwenden zu können. Zudem ist es auch aus Kostengründen interessant nach Alternativen für die Herstellung entsprechender Holz- oder Holzfaserplatten zu suchen.
  • Die DE 10330756 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Feststoffes für die Fertigung von Formteilen, bei dem dem Faserstoff ein Bindemittel zugesetzt und zu einem Formteil unter Zufuhr von Wärme verpresst wird. Das offenbarte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Partikel- oder Fasermatte einer ersten Gruppe von Partikeln oder Fasern ein Anteil von Kunststoffpartikeln und/oder Kunststofffasern zugemischt wird, deren Teilchengröße annähernd der Teilchengröße der Partikel oder Fasern der ersten Gruppe entspricht. Die Kunststoffpartikel und/oder -fasern werde durch zerkleinern und/oder zerfasern von Rein- oder Mischkunststoff-Agglomeraten in einem Scheibenrefiner gewonnen, wobei dem Scheibenrefiner während des Zerkleinerungsvorgangs Wasser zugeführt wird.
  • Die DE 10 2004 008 827 A1 offenbart eine Platte, ein Formteil und eine Deckschicht aus einem Holzwerkstoff, wobei ein Holzwerkstoff vorgesehen ist, der gemahlen ist oder zerfasertes Agglomerat aus Kunststoffen aus der Abfallentsorgung enthält. Gemäß der Offenbarung der DE 10 2004 008 827 A1 in die eingesetzten Kunststoffpartikel Reinkunststoffe, Misch- und/oder Folienkunststoffe aus Sammelsystemen oder Rein- oder Mischkunststoffe aus Recyclingsystemen.
  • Die US 2006/0121261 A1 offenbart eine Holzfaserplatte, wobei den Holzfasern oder Holzflocken synthetische Partikel oder Fasern zugemischt werden. Die Inhaltsstoffe sind zu einer Platte unter Hitze verpresst und ein Teil der Holzfasern oder -flocken ist durch gemahlene oder zerfaserte Agglomerate aus gemischtem Synthetischen Abfallmaterial ersetzt. Gemäß der Offenbarung der US 2006/0121261 A1 handelt es sich bei den synthetischen Abfallstoffen um Kunststoff oder Kunststoffmischungen.
    Die WO 2008/114103 A1 offenbart die Beimischung von Kork zum Holzrohstoff für die Herstellung von Holzfaserplatten. Bei Kork handelt es sich um das Material der Rinde einer Korkeiche und damit um einen weiteren Rohstoff, welcher als ein besonderer Teil eines Baumes den Bereich der Holzrohstoffe zuzuordnen ist.
  • Die DE 10 2004 011 931 A1 offenbart eine Dämmplatte aus einem Holzwerkstoff-Bindemittelfaser-Gemisch sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Dämmplatte, bei welchem dem Gemisch ein Additiv mit einem thermisch beständigen Kern und einer thermisch aktivierbaren Beschichtung zugegeben und unter Wärmezufuhr aktiviert wird. Wesentlicher Gedanke dieser Offenbarung ist die Möglichkeit gezielt eine thermische Aktivierung zur Verklebung der Inhaltsstoffe erreichen zu können. Die Verwendung alternativer Rohstoffe oder Rohstoffzusammensetzungen für die Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten offenbart dieses Dokument nicht.
  • Die DE 10 2006 054 204 beschreibt eine Technologie bei der reine Kunststoffe verwendet werden, die dann aufzuschmelzen sind, was durch einen Extruder bewirkt werden soll. Es wird keine Verfahren aufgezeigt, welches sich mit alternativen Inhaltsstoffen beim Ausgangsmaterial zur Herstellung einer Platte befasst.
  • In der DE 103 54 394 Alwird ein spezielles Bindemittel sowie dessen Verwendung zur Verklebung von Holzwerkstoffen und/oder Faserstoffen offenbar. Der Gegenstand dieses Dokumentes ist auf die Verbindung der Rohstoffe derartiger Platten gerichtet und befasst sich nicht mit alternativ zu verwendenden Zusatzstoffen bei der Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten.
  • Die DE 14 53 374 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern. Dabei wird das Grundmaterial durch Beimischung von thermoplastischen Folien und der Einwirkung von Druck und Hitze verpresst. Diese Druckschrift befasst sich demnach mit der Verbindung der Rohstoffe einer Platten, die unter Verwendung von Druck und Hitze hergestellt werden, aber nicht mit der Verwendung alternativer Rohstoffkombinationen.
  • Die DE 44 10 576 A1 befasst sich mit der Herstellung von Platten, die aus einem Gemisch von Kunststoff, Holz, Halbholz und Recyclingmaterial besteht. Um derartige Platten herstellen zu können, müssen die Kunststoffanteile unter besonderen Verfahrensbedingungen verschmolzen und verpresst werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die erforderlichen Parameter hinsichtlich Druck und Temperatur nicht auf konventionellen im Einsatz befindlichen Anlagen erreicht werden können, ohne größere und kostenintensive Anpassungen an den Anlagen vornehmen zu müssen.
  • Es ist zukünftig davon auszugehen, dass sich der Rohstoff Holz weiter verknappt, sei es als Frisch- oder als Altholz. Aus diesen Gründen besteht ein Bedarf an alternativen Materialquellen und auch Verfahren zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten.
  • Grundsätzlich ist dabei jedoch zu beachten, dass die geltenden länderspezifischen Normen, so z. B. nach DIN oder EN für die Herstellung der Platten eingehalten werden.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, daher ein Zusammensetzung für die Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte zur Verfügung zu stellen, welche zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte verwendet werden kann, wobei die resultierende Platte den Anforderungen der entsprechenden länderspezifischen Normen, beispielsweise nach der deutschen oder europäischen EN oder DIN genügt. Weiterhin sind ein Herstellungsverfahren unter Verwendung der Zusammensetzung sowie die Holz- oder Holzfaserplatten Gegenstand der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß wird eine Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, umfassend einen Faserstoff, ein Bindemittel, einen Härtungsbeschleuniger und eine Paraffinemulsion, wobei der Faserstoff wenigstens 5% holzfremde Rohstoffe, bestehend aus einer Mischung von 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 81% synthetisch organische Anteile und/oder 0 - 22,5% verrottbaren organischen Anteilen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren, enthält. Diese Zusammensetzung ist zur Herstellung von Holz- oder Holzfaserplatten geeignet, die nicht nur ausschließlich aus Holz bestehen.
  • Für eine Zusammensetzung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei den holzfremden Stoffen um Feststoffe handelt, insbesondere auch um Mischungen verschiedener Feststoffe. Bei den Feststoffen handelt es sich um organische oder anorganische Feststoffe, wobei die organischen Stoffe synthetisch hergestellt sein können, wie beispielsweise Kunststoffe oder auch verrottbar sein können wie biologische Stoffe wie z. B. Proteine, Zucker oder auch Fette, Öle oder Naturfasern.
  • Es ist vorgesehen, es sich bei den holzfremden Rohstoffen als Teil des Faserstoffs um eine Mischung bestehend aus 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 100% synthetisch organischen Anteilen und/oder 0 - 95% verrottbaren organischen Anteilen handelt, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% zu dem holzfremden Rohstoff addieren.
  • Weiterhin kann eine Zusammensetzung zusätzlich Harnstoff und/oder Ligninsulfonate enthalten und bei dem Bindemittel kann es sich um Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon handeln.
  • Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, umfassend:
    1. a) Herstellen einer Rohstoffmischung zur Aufbereitung als Faserstoff, wobei der Faserstoff einen Holzrohstoff und wenigstens 5% holzfremde Rohstoffe, bestehend aus einer Mischung von 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 81% synthetisch organischen Anteilen und/oder 0 - 22,5% verrottbaren organischen Anteilen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren, enthält;
    2. b) Zerfaserung der Rohstoffmischung nach dem thermochemischen Verfahren;
    3. c) Trocknung des Faserstoffs;
    4. d) Beleimung des Faserstoffs, bevorzugt im Blender-Verfahren;
    5. e) Heißverpressen des beleimten Faserstoffs; und
    6. f) Besäumen der Platten und Schleifen auf eine definierte Plattenstärke.
  • Für das Verfahren ist vorgesehen, dass als Bindemittel bevorzugt Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon verwendet werden kann, wobei die Rohstoffmischung bei der Verwendung von Harnstoff-FormaldehydHarz auf einen sauren pH-Wert, bevorzugt zwischen 5 bis 5,8, eingestellt wird. Grundsätzlich ist die Verwendung anderer Bindemittel oder Kleber von der Erfindung ebenfalls mit umfasst.
  • Weiter ist für das Verfahren vorgesehen, dass holzfremde Rohstoffe als Teil des Faserstoffs verwendet werden können, die aus einer Mischung von 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 100% synthetisch organische Anteile und/oder 0 - 95% verrottbaren organischen Anteilen bestehen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren.
    • BESCHREIBUNG DER FIGUREN
    • Fig. 1 Schema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren.
    • Fig. 2 Holz- oder Holzfaserplatte bestehend aus wenigstens 5% holzfremden Rohstoff.
  • Figur 1 zeigt den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Holz- oder Holzfaserplatte. Dabei werden ein Holzrohstoff 10, beispielsweise Schnitzel eines Weichholzes, und eine holzfremder Rohstoff 20 zum Herstellen einer Zusammensetzung für den Faserstoff 20 verwendet.
  • Die Mischung wird anschließend zerfasert 40 und der daraus resultierende Faserstoff getrocknet 40. Nach dem Beleimen des Faserstoffes 60 erfolgt das Verpressen des Faserstoffes bei bevorzugt 150 - 250°C und einer Pressdauer von 15 - 25 s/mm2.
  • Abschließend werden die Platten besäumt und auf eine einheitliche Dicke geschliffen.
  • Figur 2 zeigt einen Teil einer Holz- oder Holzfaserplatte 21, die unter Verwendung von wenigstens 5% holzfremden Rohstoff und Holzrohstoff hergestellt wurde.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, ohne auf diese beschränkt zu sein. Dies gilt insbesondere bezüglich der verwendeten Materialien.
    • Beispiel 1
  • Es wurde eine mitteldichte Faserplatte (MDF) aus Kiefernholz und einem Rohstoff hergestellt, der holzfremde Inhaltsstoffe aufweist. Im Anschluss an die Herstellung wurde überprüft, ob die resultierende MDF-Platte, welche nicht vollständig aus Holz besteht, die erforderlichen Vorschriften im Hinblick auf die mechanische Eigenschaft der Querzugfestigkeit sowie der Materialeigenschaften der Dickenquellung und Wasseraufnahme nach 2 und 24 Stunden einhält.
  • Zum Vergleich der resultierenden Eigenschaften wurde eine MDF-Platte hergestellt, die ausschließlich aus Kiefernholzschnitzeln besteht sowie eine MDF-Platte, die aus Kiefernholzhackschnitzeln und ein Rohstoff mit holzfremden Inhaltsstoffen in einem Mischungsverhältnis von 80% Kiefernholzschnitzel und 20% holzfremden Rohstoff besteht. Die Angaben beziehen sich auf die Trockenmasse. Für beide Arten von MDF-Platte wurde zusätzlich noch ein UF-Harz 350 (BASF) als Bindemittel verwendet.
  • Aus den Kiefernholzschnitzeln bzw. der Kiefernholzschnitzel/Rohstoff-Mischung wurden Faserstoffe nach dem thermomechanischen Verfahren (TMP-Verfahren) hergestellt. Der Aufschluss der Rohstoffe erfolgte in einer Labor-Refiner-Anlage mit Kocher und Rohrstrockner. Die Aufschlusstemperatur lag bei 150°C bei 5,0 bar und die Aufschlussdauer betrug 5 Minuten.
  • Anschließend wurden die Faserstoffe im Rohrtrockner gefolgt von einer Trocknung im Trocknungsschrank bei 65°C auf eine Faserfeuchte von ca. 2% getrocknet. Die getrockneten Faserstoffe wurden in einem Mischer wie folgt beleimt:
    • ▪ Der Faserstoff wurde im Blender-Verfahrenin einem Trommelmischer beleimt.
    • ▪ Als Bindemittel wurde ein Harnstoff-Formaldehydharz (UF-Harz K350) verwendet, wobei der Bindemittelaufwand 15% (Feststoff/Trockenmasse Faserstoff) betrug.
    • ▪ Als Härtungsbeschleuniger wurde Ammoniumsulfat (2% Feststoff Härter/Festharz) eingesetzt..
    • ▪ Es wurden 1,1% Parafinemulsion (Feststoff Paraffin bezogen auf Trockenmasse Faserstoff) verwendet, wobei die Paraffinemulsion zusammen mit dem UF-Harz auf den Faserstoff gegeben wurde.
  • Im Anschluss an die Beleimung der Rohstoffe wurde das jeweilige Material zu Platten heiß verpresst. Dabei wurden einschichtige Platten hergestellt mit einer Plattendicke von 16 mm und einer Soll-Rohdichte von 750 kg/m3. Die Presstemperatur betrug 200°C und die Presszeit 15 s/mm Plattendicke.
  • Nach der Herstellung wurden die Platten besäumt und auf 16 mm Plattendicke geschliffen. Von den Platten mit unterschiedlichen Ausgangsrohstoffen wurden Prüfkörper identischen Ausmaßes erstellt, die im Normalklima bis zur Ausgleichsfeuchte klimatisiert wurden. Im Anschluss daran erfolgte die Bestimmung der Eigenschaften Querzugfestigkeit nach EN 319, Dickenquellung nach 2 und 24 Stunden nach EN 317 und Wasseraufnahme nach 2 und 24 Stunden. Die Ergebnisse lassen sich in Tabelle 1 wie folgt zusammenfassen: Tabelle 1: Rohdichte, Querzugfestigkeit, Dickenquellung und Wasseraufnahme
    Faserstoff Rohdichte kg/m3 Querzugfestigkeit N/mm2 Dickenquellung Wasseraufnahme
    2h % 24h % 2h % 24h %
    100% Kiefer 777 0,94 2,0 5,5 3,4 13,8
    80% Kiefer 20% holzfremder Rohstoff 783 0,80 2,8 11,3 18,1 43,5
    Anforderungen nach DIN 622-5 für MDF-Platten mit einer Dicke > 12...19 mm > 0,55 < 12
  • Die Ergebnisse zeigen, dass die Dickenquellung zwar erheblich höher ist bei den Platten, die unter Zusatz holzfremder Stoffe hergestellt wurden, diese jedoch die DIN Norm 622-5 einhalten. Entsprechend der stärkeren Dickenquellung weisen die Platten mit dem Rohstoff, der holzfremde Anteile aufweist, auch eine erhöhte Wasseraufnahme auf.
  • Insgesamt zeigt das Ausführungsbeispiel, dass eine MDF-Platte hergestellt werden kann, welche die erforderlichen Normen einhält, jedoch nicht zu 100% aus Holz besteht. Damit zeigt die vorliegende Erfindung eine Alternative zu vollständig aus Holz bestehenden Platten auf, wodurch natürliche Ressourcen geschont werden und eine Möglichkeit zur Verwendung anderweitig anfallender Zusatzstoffe auf.
  • Analog zu dem oben dargestellten Beispiel wurden noch weitere Platten hergestellt, bei denen als Rohstoff ein holzfremder Stoff für die Herstellung des Faserstoffes verwendet wurde. Der holzfremde Stoff kann dabei anorganische Anteile aufweisen, wie beispielsweise Salze, Glas, Metall, Keramik etc. und/oder synthetische organische Stoffe wie beispielsweise Kunststoffe und/oder verrottbare organische Stoffe wie Naturfasern, Fette, Öle, Zucker oder Proteine. Die Aufzählungen der Stoffe der einzelnen Gruppen sind nur beispielhaft und nicht abschließend zu verstehen.
  • Für die Herstellung weiterer Platten unter Verwendung holzfremder Stoffe wurden folgende Mischungen verwendet:
    • 73% synthetisch organische Stoffe und 27% anorganische Stoffe
    • 22,5% anorganische Stoffe, 55% synthetische organische Stoffe und 22,5% verrottbare organische Stoffe
    • 40% anorganische Stoffe, 55% synthetische organische Stoffe und 5% verrottbare organische Stoffe
    • 81% synthetische organische Stoffe und 19% anorganische Stoffe.
  • Im Gegensatz zu den Offenbarungen der DE 10 2004 011 931 A1 , der DE 103 54 934 A1 oder der DE 14 53 374 steht bei der vorliegenden Offenbarung nicht die Verbindung der Rohstoffe im Vordergrund, es ist nicht erforderlich enthaltene Kunststoffe miteinander zu verschmelzen. Vielmehr ist an dem Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehen, dass ein gemischter Inputstrom als Holzersatz in einem Standard MDF-oder Spanplattenverfahren verwendet werden kann. Dies ist bislang nicht möglich gewesen, da in diesem Verfahren durch die reine Vermischung von Holz mit Holzersatzstoffen, anschließendem Verkleben und Verpressen eben keine entsprechende Stabilität und Haltbarkeit erreicht werden konnte, wie dies in dem vorstehenden Beispiel gezeigt ist.
  • Das Ausgangsmaterial wird bei einem Verfahren dieser Erfindung so vorbehandelt, dass es als Holzersatzstoff unter Belassung aller üblichen Parameter in bekannten Standardverfahren verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass das zuvor offenbarte Verfahren auf Maschinen angewendet werden kann, die bereits in Verwendung sind und es muss keine gesonderte Anpassung hinsichtlich des Erreichens besonderer Drücke oder Temperaturen vorgenommen werden.
  • Ein deutlicher Unterschied zur DE 44 10 576 A1 besteht darin, dass die Presstemperaturen bei dem in diesem Dokument offenbarten Verfahren deutlich niedriger sind. Beieinem Verfahren gemäß dieser Offenbarung ist eine entsprechende Temperatur überhaupt nur erforderlich, um eine entsprechende Funktion des Standardbindemittels, des UF-Leims, hervorzurufen. Temperatur und Druck haben per se keinerlei Auswirkung auf das Material oder auf die Verbindung des Materials mit dem entsprechenden Bindemittel.
  • Im Gegensatz zur Offenbarung der DE 44 10 576 A1 , können eben die vorhandenen Standardverfahren zur Holzfaserplatten-Herstellung weiter verwendet werden, es müssen keine neuen Verfahren oder Vorrichtungen installiert werden und damit auch keine technischen Änderungen im vorhandenen Produktionsprozess vorgenommen werden, um die Herstellung entsprechender Platten zu ermöglichen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Holzrohstoff
    20
    holzfremder Rohstoff
    21
    Platte aus verpresstem Faserstoff mit 5% holzfremden Rohstoff
    30
    Herstellen der Zusammensetzung für den Faserstoff
    40
    Zerfasern des Rohstoffes
    50
    Trocknen des Faserstoffes
    60
    Beleimen des Faserstoffes
    70
    Verpressen des Faserstoffes
    80
    Besäumen und Schleifen der Platten

Claims (8)

  1. Zusammensetzung, umfassend einen Faserstoff, ein Bindemittel, einen Härtungsbeschleuniger und gegebenenfalls eine Paraffinemulsion, wobei der Faserstoff einen Holzrohstoff und wenigstens 5% holzfremde Rohstoffe, bestehend aus einer Mischung von 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 81% synthetisch organischen Anteilen und/oder 0 - 22,5% verrottbaren organischen Anteilen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren, enthält.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei den holzfremden Stoffen um Feststoffe handelt, auch um Mischungen verschiedener Feststoffe.
  3. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zusätzlich Harnstoff und/oder Ligninsulfonate.
  4. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Bindemittel um Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon handelt
  5. Verfahren zur Herstellung einer Holz- oder Holzfaserplatte, umfassend:
    a. Herstellen einer Rohstoffmischung zur Aufbereitung als Faserstoff, wobei der Faserstoff einen Holzrohstoff und wenigstens 5% holzfremde Rohstoffe, bestehend aus einer Mischung von 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 81% synthetisch organischen Anteilen und/oder 0 - 22,5% verrottbaren organischen Anteilen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren, enthält;
    b. Zerfaserung der Rohstoffmischung nach dem thermochemischen Verfahren;
    c. Trocknung des Faserstoffs;
    d. Beleimung des Faserstoffs, bevorzugt im Blender-Verfahren;
    e. Heißverpressen des beleimten Faserstoffs; und
    f. Besäumen der Platten und Schleifen auf eine definierte Plattenstärke.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei als Bindemittel bevorzugt Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin- oder Phenol-Harz oder eine Kombination davon verwendet werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Rohstoffmischung bei der Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd-Harz auf einen sauen pH-Wertzwischen 5 bis 5,8, eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei holzfremde Rohstoffe als Teil des Faserstoffs verwendet werden, die aus einer Mischung von 0 - 40% anorganischen Anteilen, 5 - 100% synthetisch organische Anteile und/oder 0 - 95% verrottbaren organischen Anteilen bestehen, wobei sich die verwendeten Anteile jeweils zu 100% holzfremden Rohstoff addieren.
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