DE10006982A1 - Werkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkstoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, der den verschiedenartigsten Ansprüchen bezüglich der Materialeigenschaften und der Weiterverarbeitungsmöglichkeiten genügt. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Werkstoff aus Altpapier und/oder Zellulose und einem Bindemittel besteht. Das Verfahren besteht darin, daß das Altpapier und/oder die Zellulose in einem ersten Schritt zerkleinert wird und daß in einem zweiten Schritt während oder nach Beibehaltung bzw. Zugabe von etwas Restflüssigkeit, Bindemittel, insbesondere Polyisocyanat-Prepolymer, zudosiert wird und die entstehende Masse anschließend beispielsweise im Strangpreßverfahren verfestigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Die Verwendung von Rohstoffen aus Recyclingmaterialen gewinnt in der heutigen Zeit im Hinblick auf das immer größer werdende Entsorgungsproblem und die Verteuerung von Rohstoffen immer mehr an Bedeutung. Es werden Werkstoffe aus den unterschiedlichsten Abfallprodukten wie Kunststoff, Holz, Metall, Zellstoff etc. hergestellt.

Die heute existierenden Werkstoffe aus Abfallprodukten werden jedoch immer für einen bestimmten Anwendungszweck hergestellt. Die Eigenschaften dieser Werkstoffe werden speziell auf den Verwendungszweck hin ausgestaltet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkstoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, der den verschiedenartigsten Ansprüchen bezüglich der Materialeigenschaften und der Weiterverarbeitungsmöglichkeiten genügt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Werkstoff aus Altpapier und/oder Zellulose und einem Bindemittel besteht.

Altpapier fällt in großen Mengen an. Auch gibt es eine Vielzahl anderer Zellulosequellen, z. B. Hanf. Der aus diesen wertvollen Materialien hergestellte Werkstoff ist leicht, flexibel und stabil. Er vereinigt damit die Eigenschaften von Holz, Metall und Kunststoff. Überall dort, wo Holz, Metall oder Kunststoff eingesetzt werden, beispielsweise bei der Herstellung von Türen oder Fensterrahmen, kann der erfindungsgemäße Rohstoff eingesetzt werden. Der aus den Produkten Altpapier und/oder Zellulose und Bindemittel hergestellte Werkstoff kann mit einer Vielzahl von Fertigungsschritten weiterverarbeitet werden. Der Werkstoff kann geklebt, gesägt, gefräßt, geschraubt, geschliffen, lackiert, etc. werden. Weiterhin besitzt er eine hohe statische Festigkeit, wodurch er auch vorzugsweise im Hausbau eingesetzt werden kann. Der Werkstoff ist langlebig, kostengünstig herzustellen und weist gute Wärme- und Schalldämmwerte auf.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Werkstoffs besteht das Bindemittel aus einem Polyisocyanat-Prepolymer. Dieses Prepolymer weist besonders günstige Bindeeigenschaften auf, was insbesondere beim Strangpreßverfahren, zu Produkten mit sehr hoher Festigkeit führt.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkstoffes sieht vor, daß der Werkstoff zu 99% aus Altpapier und/oder Zellulose besteht. So ist gewährleistet, daß es sich bei dem Werkstoff um ein sehr umweltfreundliches Produkt handelt, da hauptsächlich Abfallstoffe zur Anwendung kommen.

Zur Verbesserung der Festigkeit und Elastizität ist es zweckmäßig, daß Langfasern, insbesondere Hanf zugesetzt werden. Die optimale Faserlänge beträgt 3 bis 4 cm. Da es sich bei Hanf ebenfalls um ein Naturprodukt handelt, ist somit der Umweltfreundlichkeit genüge getan.

Zur Gewichtsreduzierung ist mit Vorteil vorgesehen, daß Strangpressprodukte aus dem Werkstoff innen hohl sind. Der Transport wird dadurch wesentlich günstiger. Auch ist die Handhabung der Produkte für den Endverbraucher wesentlich erleichtert.

Damit die Festigkeit aufgrund der Hohlräume nicht leidet ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Wandstärke der Produkte mindestens 7 mm beträgt. Sie sollte jedoch 20 mm nicht überschreiten, da damit das Gewicht der Produkte zu sehr ansteigen würde.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes. Es ist besonders vorteilhaft, daß das Altpapier und/oder die Zellulose in einem ersten Schritt zerkleinert wird und daß in einem zweiten Schritt während oder nach Beibehaltug bzw. Zugabe von etwas Restflüssigkeit, Bindemittel, insbesondere Polyisocyanat-Prepolymer, zudosiert wird und die entstehende Masse anschließend beispielsweise im Strangpreßverfahren verfestigt wird. Hierbei ist zu beachten, daß das Bindemittel nur sehr sparsam zugemischt wird, da bei den bei der Verfestigung wirkenden, hohen Drücken die überschüssige Bindemittelmenge wieder herausgepreßt wird. Dies würde zu einem zu hohen Verbrauch an Bindemittel führen. Als Restflüssigkeit kommt vorzugsweise Wasser zur Anwendung. Die Stärke des bei diesem Verfahren hergestellten Werkstoffs beträgt in etwa 0,7 bis 100 mm. Ein weiterer großer Vorteil ist, daß sogar Altpapier der schlechtesten Güte (B 12) und schlechter verwendet werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs sieht vor, daß das Altpapier und/oder die Zellulose gemahlen wird. Hierbei handelt es sich um einen sehr einfachen verfahrenstechnischen Prozeß. Der Vorteil hierbei ist, daß keine zusätzlichen Stoffe, wie beispielsweise Flüssigkeiten zur Zerkleinerung zugesetzt werden müssen.

Auch ist es von Vorteil, daß das Altpapier und/oder die Zellulose nach Zugabe von Flüssigkeit in einem Behälter zerschlagen wird, wobei die überschüssige Flüssigkeit nach dem Zerkleinerungsprozeß beispielsweise durch Filterpressen entfernt wird. Durch diesen Verfahrenschritt erhält man einen besonders homogenen Zellulosebrei.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kommen beim Strangpreßverfahren unterschiedliche Preßmatrizen zur Anwendung. Dadurch können eine Vielzahl von Werkstoffgeometrien hergestellt werden. Es sind Balken, genauso wie Stäbe oder Platten denkbar. Die Anwendungsvielfalt wird dadurch nahezu unbegrenzt. Platten, z. B. für Türblätter, werden in Formen gegossen und gepresst und anschließend lackiert oder furniert. Die notwendigen Hohlräume zur Gewichtsreduzierung werden durch Rohre, die in die Form eingehängt und nach dem Pressen herausgezogen werden, erreicht.

Zur Gewichtsreduzierung ist die Einbringung von Hohlräumen in die aus dem Werkstoff hergestellten Strangpressprodukte besonders sinnvoll. Dazu muß eine spezielle Strangpreßmatrize verwendet werden. Diese weist vorzugsweise mittig einen Festkörper auf.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, daß das Altpapier vor der Verwendung nicht gereinigt werden muß. Das hat folgende, ökologisch bedeutsame Vorteile:

• - erhebliche Wasser- und Energieeinsparung;
• - kein Einsatz von Chemikalien zum Entfärben und zum Bleichen;
• - keine Abwasserbelastung durch ausgewaschene Farben und Chemikalien.

Auch muß gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine neue Zellulose zugesetzt werden. Es können alle möglichen Zellulosereste und Zelluloseabfälle aus der Papierherstellung zur Anwendung kommen.

Um eine ausreichende Stabilität und Festigkeit zu gewährleisten ist es zweckmäßig, Langfasern, insbesondere Hanf zuzusetzen. Dies geschieht vorteilhafterweise nach dem Zerkleinerungsprozeß des Altpapiers und/oder der Zellulose.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkstoffs und des Verfahrens zur Herstellung wird anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische, geschnittene Darstellung des Werkstoffs und

Fig. 2: eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung des Werkstoffs.

Fig. 1 zeigt ein aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff, nämlich aus Altpapier und/oder Zellulose und Bindemittel bestehendes Strangpressprofil 1. Dieses weist mittig einen Hohlraum 2 zur Gewichts- und Materialeinsparung auf. Am oberen und unteren Rand des Strangpreßprofils 1 ist eine Lackschicht 3 zu erkennen. Die Wandstärke 4 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 10 mm. Die Stärke 5 des Werkstücks 1 beträgt etwa 32 mm.

In Fig. 2 sind schematisch die Verfahrenschritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffs und eines daraus bestehenden Strangpreßprofils 1 dargestellt. In einem ersten Schritt wird das Altpapier 6 und/oder die Zellulose 7 mittels einer Mühle 8 gemahlen. Danach wird über eine Düse 10 Restflüssigkeit 9 zugesetzt. Nun kann das Bindemittel 11 zugesetzt werden. Es ist von Vorteil, wenn hier beispielsweise durch ein Rührwerk 12 eine ausreichende Durchmischung gewährleistet ist. Die entstehende Masse gelangt nun in die Strangpresse 13 in der der Werkstoff mittels Stempeldruck verfestigt und das Strangpressprofil 1 hergestellt wird.

Aus den erfindungsgemäßen Strangpressprofilen 1 können anschließend Fenster, Türen oder dergleichen hergestellt werden.

Claims (13)

1. Werkstoff, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er aus Altpapier und/oder Zellulose und einem Bindemittel besteht.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem Polyisocyanat-Prepolymer besteht.

3. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zu 99% aus Altpapier und/oder Zellulose besteht.

4. Werkstoff, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er Langfasern, insbesondere Hanf, enthält.

5. Strangpressprofil aus einem Werkstoff nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es im Innern hohl ist.

6. Strangpressprofil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des fertigen Strangpressprofils mindestens 0,7 mm beträgt und 20 mm nicht überschreitet.

7. Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs und/oder eines Strangpressprofils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Altpapier und/oder die Zellulose in einem ersten Schritt zerkleinert wird, daß in einem zweiten Schritt während oder nach Beibehaltug bzw. Zugabe von etwas Restflüssigkeit, Bindemittel, insbesondere Polyisocyanat-Prepolymer, zudosiert wird und daß in einem dritten Schritt die entstehende Masse anschließend verfestigt wird, vorzugsweise im Strangpreßverfahren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Altpapier und/oder die Zellulose durch Mahlen zerkleinert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier und/oder die Zellulose nach Zugabe von Flüssigkeit in einem Behälter zerschlagen wird, wobei die überschüssige Flüssigkeit nach dem Zerkleinerungsprozeß entfernt wird, beispielsweise durch Filterpressen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Strangpreßverfahren mit unterschiedlichen Preßmatrizen durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier ohne Vorbehandlung verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Abfallzellulose verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Langfasern, insbesondere Hanf, zugesetzt werden.