DE102004008827A1

DE102004008827A1 - Platte, Formteil, Deckschicht und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102004008827A1
Application number: DE200410008827
Authority: DE
Inventors: Detlef Krug; Steffen Tobisch
Original assignee: IHD Institut fuer Holztechnologie Dresden gGmbH
Current assignee: INSTITUT FUER HOLZTECHNOLOGIE DRESDEN GGMBH, 01217
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Platte, Formteil und Deckschicht aus Holzwerkstoff, die vorteilhafte Produkteigenschaften aufweisen und im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstiger und ökologisch günstig realisiert werden können. Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Holzwerkstoff vorgesehen, der gemahlenes oder zerfasertes Agglomerat aus Kunststoffen aus der Abfallentsorgung verwendet. Hiernach sind die Platten, Formteile und Deckschichten aus lignocellulosehaltigen, nicht schmelzbaren faserförmigen und/oder spanförmigen Partikeln unter Zugabe schmelzbarer thermoplastischer Kunststoffpartikel und/oder duroplatischer Kunststoffpartikel und/oder synthetischen Klebestoffsystemen auf der Basis von Harnstoff-Formaldehyd-(UF), Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-(MUF), Phenol-Formaldehyd-(PF)Harzen und/oder polymerem Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) hergestellt. Die eingesetzten Kunststoffpartikel sind Reinkunststoffe, Misch- und/oder Folienkunststoffe aus Sammelsystemen oder reine oder Mischkunststoffe aus Recyclingsystemen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Platte, ein Formteil und eine Deckschicht aus Holzwerkstoff.
Holzwerkstoffe wie Spanplatten, Platten mit orientierten Längsspanen (OSB) oder Platten, die in alle Richtungen ein homogenes Gefüge aufweisen und als Hochdichte Faserplatten (HDF) oder Mitteldichte Faserplatten (MDF) bekannt sind, sind neben massiven Hölzern, Glas und Stahl die im Möbel- und Innenausbau, aber auch im Messe-, Objekt-, Kulissen- und Ladenbau, die mit Abstand am weitesten verbreiteten Materialien. Holzfaserplatten finden, meist beschichtet, aber auch für Verpackungszwecke und in sonstigen Bereichen des Bauwesens umfangreich Anwendung; poröse Holzfaserplatten werden zudem für Wärme- und Schalldämmzwecke eingesetzt.
Solche Platten, die also Holzspäne oder Holzfasern oder beides enthalten, werden unter Zugabe von dem späteren Verwendungszweck angepaßten Bindemitteln üblicherweise im Trockenverfahren hergestellt. Durch spezielle Zusätze können den Werkstoffen Eigenschaften wie reduzierte Wasseraufnahme und dadurch verminderte Dickenquellung, Schwerentflammbarkeit und/oder bedingte Resistenz gegenüber biologischen Schädlingen und Umweltschädigungen verliehen werden.
Für die industrielle Holzwerkstoffherstellung werden Bindemittelrezepturen auf der Basis von Harnstoff-Formaldehydharz (UF), Melamin-Harnstoff-Formaldehydharz (MUF), Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehydharz (MUPF), Phenol-Formaldehydharz (PF) oder polymeren Diisocyanaten (PMDI) eingesetzt. Zur Verbesserung der Wasserabweisung werden bis zu 1,5 % Hydrophobierungsmittel (z. B. Paraffin) zugesetzt. Der Feststoffanteil der Bindemittel beträgt bei den UF-, MUF-, MUPF- oder PF-Harzen 5 bis 20 %, bei den PMDI-Klebstoffen etwa 2 bis 6 %, jeweils bezogen auf atro Holzpartikelmasse. An dem Materialaufwand für die Herstellung derartiger Holzwerkstoffe hat das Bindemittel den größten Anteil noch vor dem für den Holzrohstoff.
In jüngerer Zeit wurden auch Lösungen erarbeitet, um in Werkstoffen auf der Basis von Fasern oder Partikeln die üblicher Weise eingesetzten Harze durch Lackkoagulate oder Pulverlackabfälle zu ersetzen, beispielsweise für Dämmmatten oder Türverkleidungselemente im Automobil ( DE 39 36 974 C1 ), Faservlies-Formteile ( DE 44 41 765 A1 ) oder Holzpartikelwerkstoffe ( DE 101 29 750 A1 ).
Aus US 6,008,150 ist ein Verfahren zur Herstellung von Faservliesen, bei dem Fasern unter Verwendung eines pulverförmigen Bindemittels chemisch gebunden werden, bekannt. Das Bindemittel ist ein Pulverlack, der vor der Umsetzung noch nicht vernetzt ist; ferner kann es Phenolharze enthalten. Die Schrift beschreibt demnach einen Werkstoff (ein Faservlies), der aus einem Gemisch aus Fasern und einem speziellen vernetzbaren Bindemittel hergestellt wird.
Ferner offenbart WO 02/100616 einen Werkstoff, der ein Holzmaterial und einen Pulverlack enthält, dessen Hauptkomponente ein duroplastisches Harz ist; vorschlagsgemäß kann der beschriebene Werkstoff einen flüssigen Klebstoff enthalten. DE 39 36 974 beschreibt ein Verfahren, bei dem einem getrockneten Lackkoagulat Fasern zugemischt werden; der erhaltene Werkstoff enthält somit zwei Komponenten.
Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß für die Herstellung der Werkstoffe wegen der zur Vernetzung der Substitute erforderlichen Wärmeenergie höhere Preßtemperaturen und/oder unwirtschaftlich lange Preßzeiten erforderlich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil des Standes der Technik zu beseitigen. Dabei soll eine Platte, ein Formteil und eine Deckschicht aus Holzwerkstoff geschaffen werden, die sich durch einen geringen Aufwand von herkömmlichem Material, namentlich von Bindemitteln aber auch von Holzfasermasse und/oder Holzspanfasermasse, auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4 sowie 6 bis 9.
Nach Maßgabe der Erfindung sind Platten, Formteile und Deckschichten vorgesehen, die gemahlenes oder zerfasertes Agglomerat aus Kunststoffen, die aus der Abfallentsorgung gewonnen wurden, verwendet.
Hierzu sind diese Holzwerkstoffe aus lignocellulosehaltigen, nicht schmelzbaren faserförmigen und/oder spanförmigen Partikeln unter Zugabe schmelzbarer thermoplastischer Kunststoffpartikel und/oder duroplastischer Kunststoffpartikel und/oder synthetischen Klebestoffsystemen auf der Basis von Harnstoff-Formaldehyd- (UF), Melamin-Harnstoff-Formaldehyd- (MUF), Phenol-Formaldehyd- (PF) Harzen und/oder polymerem Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) hergestellt. Die eingesetzten Kunststoffpartikel sind Reinkunststoffe, Misch- und/oder Folienkunststoffe aus Sammelsystemen oder reine oder Mischkunststoffe aus Recyclingsystemen. Aufgrund dessen, daß bei den üblichen Sortiermaßnahmen eine absolute Trennung von Reinkunststoff sehr aufwendig ist, sind dem Wesen der Erfindung folgend Mischkunststoffe bevorzugt.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Platten, Formteile und Deckschichten werden zunächst die schmelzbaren thermoplastischen Kunststoffpartikel und/oder duroplastischen Kunststoffpartikel und/oder die UF-, MUF-, PF-, MUF-Harze oder PMDI vor und/oder während der Faserherstellung in einem Defibrator zugegeben. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß dies auch oder nach der Faserstoffherstellung in der Blowline (Blasleitung) und/oder nach der Trocknung in nachgeschalteten mechanischen Beleimaggregaten erfolgen kann. Dabei ist es üblicherweise vorteilhaft, daß dies jeweils unter Kühlung, z. B. durch Wasser, geschieht.
Danach werden die mit den schmelzbaren thermoplastischen Kunststoffpartikeln und/oder duroplastischen Kunststoffpartikeln und/oder UF-, MUF-, PF-, MUF-Harzen oder PMDI versehenen Faserstoffe getrocknet. Dem schließt sich die Ausformung, Kalibrierung und Vorverdichtung des Faservlieses an; dabei ist es meist vorteilhaft, daß hierbei das Vlies mittels Strahlung, z. B. durch Mikrowellen, vorerwärmt wird. Das Faservlies wird mit heißer Luft und/oder heißem Wasserdampf oder Sattdampf durchströmt; bevorzugt geschieht das unter Zugabe von weiteren liquiden und/oder gasförmigen Additiven, z. B. einer Sole zur Härtungsbeschleunigung. Damit wird die Vernetzung und Aushärtung der schmelzbaren und thermoplastischen Kunststoffpartikel und/oder duroplastischen Kunststoffpartikel und/oder der UF-, MUF-, PF-, MUF-Harze oder PMDI realisiert und das Halbzeug hergestellt. Hierzu wird bevorzugt ein Durchströmungstrockner genutzt.
Die Herstellung der Platten und Formteile erfolgt durch Heißverpressung in Etagen- und/oder Formteilpressen bei Temperaturen von 170 ... 260 °C, die Drücke betragen bis zu 6 MPa. Neben der Verwendung der plattenförmigen Halbzeuge zur Herstellung von Platten oder Formteilen durch Heißverpressung werden die Halbzeuge erfindungsgemäß zur Realisierung von hochdichten glatten Deckschichten zur Oberflächenvergütung poröser Werkstoffe, wie z. B. OSB verwendet. Dies geschieht durch Auflegen der Halbzeuge auf die Holzwerkstoffplatten und nachträglichem Heißverpressen bei wiederum 170 ... 260 °C in Etagen- oder Durchlaufpressen; die Drücke (max. 8MPa) sind meist höher als vorstehend angegeben.
Die so strukturierten und hergestellten Platten, Formteile und Deckschichten weisen vorteilhafte Produkteigenschaften wie hohe mechanische Festigkeiten, reduzierte Quellungsneigung bei Einfluß erhöhter relativer Luftfeuchte und/oder Wasserlagerung, Nachverformbarkeit sowie geschlossene und beständige Oberflächeneigenschaften (u. a. geringe Rauheit) auf. Diese werden zudem im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstiger – insbesondere durch eine nachhaltige Verkürzung der Fertigungszeiten – und ökologisch vorteilhaft – durch die bevorzugte Verwendung von Misch- und Folienkunststoffe aus Recyclingsystemen – realisiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Wesentliche Verfahrensschritte/-parameter bei der Erzeugung der erfindungsgemäßen Platten, Formteile und Deckschichten sind:

– Herstellung von Faserstoffen aus Nadelholz im Defibrator bei Aufschlußdrücken von 8...10 bar
– Zugabe von 4 % flüssigem PF-Harz bezogen auf atro Faserstoff in der Blowline
– Trocknung des beleimten Faserstoffes in einem Rohrstromtrockner auf 8 %
– mechanische Zumischung von 20 % Pulverlackabfall (Polyester-PES), bezogen auf atro Faserstoff, in einem Mischer
– Ausformung und Verdichtung des Vlieses auf eine Höhe von 45 mm (Platte, Formteil)
– 14 minütiges Durchströmen des Vlieses mit Luft, die eine Temperatur von 130 °C aufweist, in einem Durchströmungstrockner.
– 2 minütiges Heißverpressen des derart hergestellten Halbzeuges bei 175 °C

Eine so erzeugte erfindungsgemäße Platte weist, ausgehend von einer Halbzeugdicke von 45 mm und einer diesbezüglichen Rohdichte von 118 kg/m³, eine Dicke von 11 mm und eine Rohdichte von 578 kg/m³ auf. Die Biegefestigkeit einer solchen Platte beträgt 22,3 N/mm².

Claims

Platte, Formteil und Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus lignocellulosehaltigen, nicht schmelzbaren faserförmigen und/oder spanförmigen Partikeln unter Zugabe schmelzbarer thermoplastischer Kunststoffpartikel und/oder duroplastischer Kunststoffpartikel aus der Abfallentsorgung und/oder synthetischen Klebestoffsystemen auf der Basis von Harnstoff-Formaldehyd(UF), Melamin-Harnstoff-Formaldehyd- (MUF), Phenol-Formaldehyd- (PF) Harzen und/oder polymerem Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) bestehen.
Platte, Formteil und Deckschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikel Reinkunststoffe aus Sammel- oder Recyclingsystemen sind.
Platte, Formteil und Deckschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikel Mischkunststoffe aus Sammel- oder Recyclingsystemen sind.
Platte, Formteil und Deckschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikel Folienkunststoffe aus Sammelsystemen sind.
Verfahren zur Herstellung einer Platte, eines Formteils und einer Deckschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend folgende Schritte: – Zugabe der schmelzbaren thermoplastischen Kunststoffpartikel und/oder duroplastischen Kunststoffpartikeln und/oder UF-, MUF-, PF-, MUF-Harzen oder PMDI vor und/oder während der Faserstoffherstellung in einem Defibrator und/oder nach der Faserstoffherstellung und/oder nach der Faserstoffherstellung in einer Blowline (Blasleitung) und/oder nach der Trocknung in nachgeschalteten mechanischen Beleimaggregaten; – Trocknung der mit den schmelzbaren thermoplastischen Kunststoffpartikeln und/oder duroplastischen Kunststoffpartikeln und/oder UF-, MUF-, PF-, MUF-Harzen oder PMDI versehenen Faserstoffe; – Ausformung, Kalibrierung und Vorverdichtung des Faservlieses; – Durchströmung des Faservlieses mit heißer Luft und/oder heißem Wasserdampf oder Sattdampf;
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmung des Faservlieses mit Luft, Wasserdampf oder Sattdampf unter Zugabe von liquiden und/oder gasförmigen Additiven erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Additiv eine Sole zur Härtungsbeschleunigung ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Platten und Formteile durch Heißverpressung in Etagen- und/oder Formteilpressen bei Temperaturen von 170 ... 260 °C und Drücken von bis zu 6 MPa erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten zur Oberflächenvergütung poröser Holzwerkstoffe, wie z. B. OSB, verwendet werden und hierzu auf Holzwerkstoffplatten aufgelegt und in Etagen- oder Durchlaufpressen bei Temperaturen von 170 ... 260 °C und Drücken von bis zu 8 MPa heiß verpreßt werden.